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The Power of Software Defined Networking Line-rate Content-based Routing using OpenFlow. Aluno : Vicente De Luca Prof. Dr. Luiz Bittencourt – MO809 – IC UNICAMP. Contextualização SDN OpenFlow Standart Aplica ções e experimentos (2) Content-based Routing - PowerPoint PPT Presentation
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1
The Power of Software
Defined Networking
Line-rate Content-based
Routing using OpenFlow
Aluno: Vicente De Luca
Prof. Dr. Luiz Bittencourt – MO809 – IC UNICAMP
2
Agenda Contextualização SDN
OpenFlow Standart Aplicações e experimentos (2)
Content-based Routing
Conclusão e Trabalhos Futuros
Referêncial bibliográfico
3Unidade monolítica
Sistemas Operacionais proprietários e de
código fechado ( IOS / JunOS / NXOS, etc )
(mainframes?)
4
Arq
uit
etu
ra d
e
Redes
Tradic
ional
Unidade monolítica
Sistemas Operacionais proprietários e de código
fechado ( IOS / JunOS / NXOS, etc )
(mainframes?)
Control PlaneComo a unidade interage com os ativos adjacentes
Configuração / Gerência / RIB / IGP / EGP
Forma a topologia lógica da vizinhança, para subsídio ao
dataplane
Data Plane (back plane)
Atua como uma espécie de motor da rede,
encaminhando os quadros. Efetua parsing dos
cabeçalhos, QoS, filtragem, encapsulação,enfileiramento,
políticas de tráfego, etc.
Modelo da Internet Cold war – 60’s
6
Arq
uit
etu
ra S
DN
Control Plane centralizado
Permite implementar um controle central para
uma rede inteira, em forma de software ou
appliance.Gerência centralizada do comportamento, fluxo
de dados e conectividade de toda a rede.
Dinâmica das regras em tempo real e sob
demanda, garantindo maior liberdade ao
desenvolvedor ou pesquisador.
8
Conte
xtualiz
açã
o
Por que SDN se tornou
um tópico tão discutido nos últimos
2 anos ?
Conceitualmente, o modelo é tão antigo quanto as redes “tradicionais”O que mudou ?
9
OpenFlo
w Surgimento de um padrão aberto.
Revoluciona a arquitetura de redes, ao
permitir a separação do Control Plane e
Data Plane.
Acesso direto do programador aos ativos de
rede, permitindo implementar maior
inteligência, de acordo com a necessidade.
Promissor para IoT
Decisões de roteamento de dados passam a
ser geridas por um controlador central, que
detém o conhecimento de toda a rede.
Adotado por grandes brands como Cisco,
Juniper, IBM, NEC, Brocade, eXtreme, etc.
10
OpenFlo
w
12
Aplic
açõ
es
Using all wi-fi around
(Stanford University)Tempo hand-off inexistente
Balanceamento de carga
13
Poss
ibili
dades
Usi
ng a
ll w
i-fi a
round
Redes wireless disponíveis
14
Poss
ibili
dades
Usi
ng a
ll w
i-fi a
round
Video Streaming over IEEE 802.113 segundos handoff
15
Poss
ibili
dades
Usi
ng a
ll w
i-fi a
round
Video Streaming over OpenFlowNão há handoff.
16
Exp
erim
ento
Ela
stic Tree – R
educe
Energ
yElasticTree – Reducing
energy on datacenter
networks
(Stanford University)
17
Exp
erim
ento
Ela
stic Tree – R
educe
Energ
y
Desafios em não prejudicar
- Performance
- Tolerância a Falhas
- Escalabilidade
Economia de até 60% no
consumo
18
Possib
ilidades
Ela
stic Tree – R
educe
Energ
y
Simulação de consumo – Rede de arquitetura tradicional
19
Possib
ilidades
Ela
stic Tree – R
educe
Energ
y
Simulação de consumo – Rede de arquitetura tradicional
20
Possib
ilidades
Ela
stic Tree – R
educe
Energ
y
Simulação de consumo – OpenFlow (SDN)
21
Possib
ilidades
Ela
stic Tree – R
educe
Energ
y
Simulação de consumo – OpenFlow (SDN)
22
Possib
ilidades
Ela
stic Tree – R
educe
Energ
y
Simulação de consumo – OpenFlow (SDN)
23
Possib
ilidades
Ela
stic Tree – R
educe
Energ
y
Simulação de consumo – OpenFlow (SDN)
24
Conte
nt-
base
d
Routi
ng
PrincípioUtilizar a diversidade de informações
trocadas entre componentes e aplicações
para aumentar a eficiência do
encaminhamento (forwarding) de pacotes.ComparaçãoTécnicas CBR ja existem, porém são aplicadas na
camada de aplicação (L7). Performance inferior
ao roteamento em camada de rede (L3).OpenFlowPossibilidade de modificar a FIB dos switches em
tempo real, através de um controlador externo
25
Rote
am
ento
Tr
adic
ional
Roteamento IP (tradicional)
26
Conte
nt-
base
d
Routi
ng
ArtigoPropõe um modelo abstrato de middleware
pub/sub para a internet do futuro,
possibilitando o roteamento baseado em
conteúdo, sem perda de performance.
27
OpenFlo
w e
CB
R Características principais
Permitir que o controlador modifique a tabela
de encaminhamento (Forwarding Table) de
switches, definindo as portas de saída, a
depender do atributo ou regra especificado
Tráfego de controle (control plane)
Direcionado ao
controlador central
(middleware), para que sejam tomadas as
decisões de fluxo baseado nas políticas e
regras.
28
OpenFlo
w e
CB
R Middleware Controller
Possui visibilidade de todo o fluxo pub/sub,
permitindo classificar e agrupar os anuncianes
(pub) e assinantes (sub) de acordo com os
interesses mútuos.
Diante esta visão global dos fluxos e conteúdos
trafegados, o middleware controller modifica as
Forwarding Tables da rede de forma a otimizar
a comunicação e o consumo de banda
29
Opera
ções Pu
b/S
ub
Aplicação informa ao controlador o seu interesse
em receber determinados tipos de informação
(sub)
Quando o controlador recebe o pedido de
assinatura (sub), um algoritmo de otimização de
rotas é executado para determinar o caminho e
fluxo do publisher até o novo assinante
A execução deste algoritmo pode resultar na
criação ou remoção de fluxos nas Forwarding
Tables da rede, de forma a otimizar o roteamento
entre os anunciantes (pub) e os assinantes (sub).
De maneira análoga, um publisher envia o
anúncio ao controlador, que verifica e classifica
seu conteúdo, análogo ao modus operandi acima.
30
Form
a 1
:
Canaliza
ção
Nesta técnica, o objetivo é evitar
encaminhamento de pacotes publicados, em
caminhos da rede onde não haja assinantes
conectados
Maneira promissora
de reduzir
o
encaminhamento de eventos desnecessários
através do mapeamento dos caminhos entre
anúncios e assinaturas
Permite o uso de histórico passado de anúncios e
assinaturas, de forma a prever e se antecipar a
canalizações futuras.
31
Form
a 1
:
Canaliza
ção
32
Form
a 2
: Filtragem
In-N
etw
orkin
g A técnica de canalização não possibilita a
remoção de mensagens desnecessárias entre os
diversos canais
Nesta segunda abordagem, é apresentado um
modelo para facilitar a filtragem de eventos
desnecessários na rede.
Os anúncios, pedidos de assinaturas e demais
eventos são decompostos em uma representação
espacial, baseada nos atributos de cada um.
33
Form
a 2
: Filtragem
In-N
etw
orkin
g
O roteamento será calculado através das relações
que existirem nesta representação espacial dos
agentes.
Se identificada nova relação para fluxo já
mapeado, adiciona-se este assinante ao flow já
existente na Forwarding Table.
Se houver nova relação que demande um fluxo
inexistente, então um novo fluxo, separado dos
demais, é instalado na Forwarding Table.
34
Conclu
são
Trabalh
os Fu
turo
s SDN provê poderosa abstração para confecção de
novos middlewares para necessidades futuras e
ainda inimagináveis.
Trabalhos futuros dos autores visam definir
métricas e formas de avaliar as abordagens de
CBR propostas neste modelo abstrato.
Desafios
- Minimizar o tamanho da Forwarding Table
(max 150,000
em switches)
- Escalabilidade do Controlador
Cálculos complexos de otimização de roteamento.
Larga escala: Tarefa desafiadora.
Um único controlador pode se tornar um gargalo além de
comprometer a alta disponibilidade.
Controladores em cloud computing podem sanar este problema.
35
Refe
rencia
l The Power of Software-defined Networking:
Line-rate Content-based Routing Using
OpenFlow (Stuttgart University)
How Software Defined Networks will shape
your network (Stanford University)
Datacenter changes to provide more agility
with SDN (IBM)
Mobile Software Defined Networks (Bell Labs)
www.openflow.org
www.openflow.stanford.edu
www.opennetsummit.org
36
Perg
unta
s