A teoria de sistemas distribu´ıdos dinˆamicos tem se formado principal- mente a partir de trabalhos desenvolvidos no contexto das tecnologias emer- gentes de redes m´oveis ad hoc (MANETs), redes de sensores sem fio, gra- des computacionais oportunistas, redes overlay e redes entre pares (peer-to- peer). Todas estas tecnologias compartilham as caracter´ısticas atribu´ıdas a sistemas distribu´ıdos dinˆamicos, al´em do fato de executarem suas aplicac¸˜oes usando recursos distribu´ıdos e de maneira descentralizada, j´a que, na maioria dos casos, n˜ao podem contar com entidades permanentes e est´aveis que per- mitam estabelecer uma infra-estrutura fixa sob o sistema, `a qual poderiam ser delegadas func¸˜oes cr´ıticas das aplicac¸˜oes.
Esta sec¸˜ao descreve brevemente as caracter´ısticas principais de algu- mas destas tecnologias sobre as quais os estudos sobre sistemas distribu´ıdos dinˆamicos est˜ao sendo desenvolvidos.
2.4.1 Redes M´oveis Ad Hoc (MANETs)
Talvez uma rede ad hoc m´ovel seja o melhor exemplo de uma instˆan- cia de sistema distribu´ıdo dinˆamico. Isso se deve principalmente `a grande variac¸˜ao que pode apresentar na sua composic¸˜ao e `as incertezas que as aplica- c¸˜oes est˜ao sujeitas nestas redes. Conceitualmente, uma rede m´ovel ad hoc (MANET – Mobile Ad hoc NETwork) (ILYAS; DORF, 2003) ´e uma rede tempor´aria formada por dispositivos m´oveis que se organizam dinamicamente e sem o aux´ılio de uma entidade administrativa centralizadora ou mesmo de uma infra-estrutura pr´e-estabelecida.
Estes dispositivos, comumente chamados n´os, podem apresentar ca- racter´ısticas heterogˆeneas e formam uma rede com topologia vari´avel, onde a comunicac¸˜ao entre os mesmos ´e realizada sem a utilizac¸˜ao de fios (wireless). Nestes ambientes, v´arias operac¸˜oes em n´ıveis de rede e de aplicac¸˜oes s˜ao executadas por meio de cooperac¸˜ao entre os pr´oprios dispositivos (ILYAS; DORF, 2003; DJENOURI et al., 2005).
A tecnologia de MANETs torna poss´ıvel que dispositivos computaci- onais sejam capazes de estabelecer uma rede de comunicac¸˜ao em ´areas onde n˜ao h´a uma infra-estrutura pr´e-existente. Esta caracter´ıstica ´e explorada em um amplo campo de aplicac¸˜oes, tais como: aplicac¸˜oes militares, rob´otica dis- tribu´ıda, operac¸˜oes em regi˜oes de desastres, controle de tr´afego urbano, entre outras.
A ´area de pesquisa de seguranc¸a em MANETs est´a em grande parte voltada para a protec¸˜ao da infra-estrutura de comunicac¸˜ao, em particular no que tange `as operac¸˜oes de roteamento e de encaminhamento de dados da camada de rede. Este ´e o aspecto prim´ario a ser protegido, atrav´es do qual se torna poss´ıvel prover seguranc¸a a servic¸os e aplicac¸˜oes das camadas superio- res (camada de aplicac¸˜ao, por exemplo). Entretanto, prover seguranc¸a nestes ambientes ´e uma tarefa que envolve muitos desafios, em raz˜ao da arquitetura dinˆamica, cooperativa e aberta deste tipo de rede, al´em das caracter´ısticas particulares dos dispositivos que comp˜oem uma MANET.
2.4.2 Redes de Sensores sem Fio (RSSF)
Uma rede de sensores sem fio (RSSF) (ZHAO; GUIBAS, 2004) geral- mente ´e formada por uma grande quantidade de n´os sensores, que s˜ao capazes de comunicar-se entre si. Estas redes podem ser vistas como um tipo especial de rede m´ovel ad hoc. No aspecto organizacional, RSSFs e MANETs s˜ao idˆenticas, pois possuem elementos computacionais que se comunicam direta- mente entre si por meio de enlaces de comunicac¸˜ao sem fio (LOUREIRO et al., 2003). No entanto, em MANETs estes elementos computacionais podem estar executando tarefas distintas enquanto que numa RSSF estes elementos tendem a executar uma func¸˜ao colaborativa.
As posic¸˜oes dos sensores que comp˜oem a rede n˜ao s˜ao pr´e-determi- nadas, pois geralmente estes sensores s˜ao implantados em locais de dif´ıcil acesso com o objetivo de monitorar algum fenˆomeno. Esta implantac¸˜ao pode ocorrer atrav´es de helic´opteros onde os sensores s˜ao distribu´ıdos aleatoria- mente sobre a ´area monitorada. A comunicac¸˜ao entre estes n´os ´e realizada atrav´es de uma rede sem fios, onde um n´o transmite os valores do senso- riamento a outro n´o pr´oximo, que repassa estes dados para o pr´oximo n´o, e
assim por diante. Uma RSSF tente a ser autˆonoma e requer um alto grau de cooperac¸˜ao para executar as tarefas definidas para a rede. Isso significa que algoritmos distribu´ıdos tradicionais, como protocolos de comunicac¸˜ao e eleic¸˜ao de l´ıder, devem ser revistos para este tipo de ambiente antes de serem usados diretamente.
A ideia destas redes ´e tirar proveito de dispositivos pequenos e bara- tos que possam ser usados em larga escala. Deste modo, normalmente estas redes s˜ao formadas por um grande n´umero de n´os distribu´ıdos, os quais pos- suem capacidade limitada de energia (LOUREIRO et al., 2003). Assim, estas redes podem apresentar problemas como falhas nas comunicac¸˜oes e perdas de n´os. Como consequˆencia das caracter´ısticas destas redes, os protocolos de comunicac¸˜ao e gerenciamento desenvolvidos para as mesmas devem ter capacidades de auto-organizac¸˜ao.
2.4.3 Redes entre Pares (Peer-to-Peer)
As redes entre pares (Peer-to-Peer - P2P) (STEINMETZ; WEHRLE, 2005) foram primeiramente projetadas e utilizadas para compartilhar (trocar) arquivos na Internet. No entanto, os mecanismos desenvolvidos para estas re- des podem ser usados por qualquer aplicac¸˜ao que utiliza recursos distribu´ıdos na Internet. Resumidamente, uma rede P2P ´e um sistema auto-organiz´avel formado por n´os interconectados atrav´es de uma rede, onde a gerˆencia dos recursos ´e completamente descentralizada.
Para utilizar recursos compartilhados, as partes (peers) que comp˜oe o sistema interagem diretamente entre si. Geralmente, esta interac¸˜ao ´e realizada sem o aux´ılio de um coordenador centralizado (STEINMETZ; WEHRLE, 2005). Esta ´e uma das principais propriedades que diferem um sistema P2P de um modelo cliente-servidor tradicional. Al´em disso, os participantes de um sistema P2P comumente exercem o papel tanto de cliente quanto de servidor, sendo que cada participante ´e completamente autˆonomo.
Idealmente, os recursos de sistemas P2P devem ser acessados sem o conhecimento pr´evio da localizac¸˜ao dos mesmos, sendo que estes sistemas devem ser auto-organiz´aveis (STEINMETZ; WEHRLE, 2005). Esta carac- ter´ıstica pode ser violada por quest˜oes de desempenho, onde alguns elementos do sistema centralizariam algumas func¸˜oes (STEINMETZ; WEHRLE, 2005). Mesmo assim, a natureza descentralizada destes sistemas deve ser mantida. Como resultado disto, surge algumas definic¸˜oes como sistemas P2P h´ıbridos, os quais possuem alguns elementos centralizados.
No entanto, baseado em como os n´os encontram os recursos dispon´ı- veis na rede, a comunidade P2P comumente divide estes sistemas em estrutu-
rados e n˜ao estruturados. Primeiramente, os sistemas n˜ao estruturados foram empregados no compartilhamento de arquivos. Estes sistemas podem utilizar um servidor para encontrar a localizac¸˜ao dos dados desejados (abordagem h´ıbrida) ou utilizar a t´ecnica de inundac¸˜ao (flooding) entre os participantes do sistema. J´a num sistema estruturado, cada participante mant´em informac¸˜oes sobre os recursos dispon´ıveis em seus vizinhos, necessitando um n´umero me- nor de mensagens para acessar determinado dado (recurso). Esta abordagem utiliza DHTs (Distributed Hash Tables) para armazenamento e busca de da- dos. Estas tabelas, al´em de possibilitarem a indexac¸˜ao dos recursos, aumen- tam a escalabilidade do sistema bem como sua capacidade de tolerar faltas (STEINMETZ; WEHRLE, 2005). No entanto, como a topologia destas redes pode sofrer mudanc¸as em qualquer momento (entrada ou sa´ıda de participan- tes), a manutenc¸˜ao destas informac¸˜oes pode se tornar custosa.