Le rôle de la dimension dans la recherche de chemins optimaux dans les petits mondes - Inria - Institut national de recherche en sciences et technologies du numérique Accéder directement au contenu
Communication Dans Un Congrès Année : 2011

Le rôle de la dimension dans la recherche de chemins optimaux dans les petits mondes

Résumé

We consider Kleinberg's celebrated small-world model (2000). This model is based on a d-dimensional grid graph of n nodes, augmented by a constant number of ''long-range links'' per node. It is known that this graph has diameter Θ(log n), and that a simple greedy search algorithm visits an expected number of O(log^2 n) nodes, which is asymptotically optimal over all decentralized search algorithms. Besides the number of nodes visited, a relevant measure is the length of the path constructed by the search algorithm. A decentralized algorithm by Lebhar and Schabanel (2003) constructs paths of expected length O(log n * (loglog n)^2) by visiting the same number of nodes as greedy search. A natural question, posed by Kleinberg (2006), is whether there are decentralized algorithms that construct paths of length O(log n) while visiting only a poly-logarithmic number of nodes. In this paper we resolve this question. For grid dimension d=1, we answer the question in the negative, by showing that any decentralized algorithm that visits a poly-logarithmic number of nodes constructs paths of expected length Ω(log n * loglog n). Further we show that this bound is tight; a simple variant of the algorithm by Lebhar and Schabanel matches this bound. For dimension d ≥ 2, however, we answer the question in the affirmative; the bound is achieved by essentially the same algorithm we used for d=1. This is the first time that such a dichotomy, based on the dimension d, has been observed for an aspect of this model. Our results may be applicable to the design of peer-to-peer networks, where the length of the path along which data are transferred is critical for the network's performance.
Dans cet article, nous apporterons une réponse exacte (asymptotiquement) et surprenante à une question ouverte depuis plusieurs années dans le domaine de la modélisation des comportements sociaux: est-il possible de naviguer dans un graphe petit-monde de Kleinberg en temps optimal ? C'est-à-dire, est-il possible de suivre un chemin optimal d'un point à un autre en utilisant seulement les informations disponibles localement. Cette question a clairement des applications dans le design de tables de routage et de protocoles pair-à-pair. La réponse que nous apportons est la suivante: si la dimension sous-jacente du graphe petit-monde est 1, la réponse est non, les chemins optimaux sont de longueur Θ(log n) alors que le mieux que l'on puisse faire à partir des informations locales est Θ(log n * loglog n); lorsque la dimension sous-jacente est ≥ 2, on démontre qu'un simple algorithme de parcours en largeur réussit à naviguer optimalement.
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Dates et versions

hal-00587955 , version 1 (23-04-2011)

Identifiants

  • HAL Id : hal-00587955 , version 1

Citer

George Giakkoupis, Nicolas Schabanel. Le rôle de la dimension dans la recherche de chemins optimaux dans les petits mondes. 13es Rencontres Francophones sur les Aspects Algorithmiques de Télécommunications (AlgoTel), 2011, Cap Estérel, France. 4 p. ⟨hal-00587955⟩
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