Date post: | 07-Apr-2016 |
Category: |
Documents |
Upload: | maria-vitoria-araujo-sanches |
View: | 217 times |
Download: | 3 times |
Flexible Traffic Management in Broadband Access Networks using Software Defined NetworkingGerenciamento flexível de tráfego em redes de acesso a banda larga utilizando Redes Definidas por SoftwareJulius Ruckert, Roberto Bifulco, Muhammad Rizwan-UI-Haq, Hans-Joerg Kolbe e David HausheerNOMS 2014
Benevid Felix SilvaUniversidade Federal do Paraná
12/11/2014
www.nr2.ufpr.br 1
Introdução
www.nr2.ufpr.br12/11/2014
IntroduçãoProblema
Contribuições
Fundamentos
Trabalhos relacionados
Arquitetura propostaBenefícios
Implementações realizadas
Ambiente de teste
Resultados obtidosConclusões
Trabalhos futuros
Indicações positivasIndicações de melhorias
2
Introdução
• Aumento do acesso aos serviços de banda larga– 72% residências na Europa– Brasil?– Introdução de novas tecnologias• xDSL (ADSL, ADSL2, etc)• Acesso por fibra ótica• Acesso sem fio (WIFI, 3G, WiMAX, LTE)
www.nr2.ufpr.br12/11/2014 3
Introdução(cont.)
• Oferecimento de novos serviços– IPTV (mínimo ~4 Mb)– Vídeo sob demanda– Video conferência– Voz sobre IP (VoiP)– Serviços em nuvem (dropbox)
www.nr2.ufpr.br12/11/2014 4
Introdução(cont.)
• No Brasil?– 23,116 milhões de assinantes– 35,39% das residências– 57,88% xDSL (13,378 Milhões)
www.nr2.ufpr.br
Fonte: Veja,2014Fonte:info.abril.com.br/
12/11/2014 5
Rede ISP
Problema
• Rede ISP– Tráfego é agregado em um único ponto (BRAS)
• Gerenciamento dos assinantes• Conteúdo e serviços providos pela rede local do ISP são
fracamente gerenciados
www.nr2.ufpr.br
Tráfego Agregado
12/11/2014 6
Servidor de Acesso Remoto (BRAS)
Roteadores residenciais (HGW)
Contribuições
• Arquitetura para rede de acesso baseada em SDN– Qual rede de acesso? do provedor de serviço (ISP)– Porque? Único ponto de Agregação (BRAS)
• Configuração dinâmica e flexível do tráfego– HGW habilitado com SDN– ISP otimiza o tráfego– Como?
www.nr2.ufpr.br12/11/2014 7
Fundamentos
• Como funciona o serviço tradicional?– Linha Digital do Assinante (DSL - Digital Subscriber Line)– Protocolo PPPoE
www.nr2.ufpr.br
PPPoE/PPP
VLANs
12/11/2014 8
Trabalhos Relacionados
• Yakoumis et al.– Priorização do tráfego através do ISP
• Nick Feamster– Atribuir a terceiros o gerenciamento da rede
doméstica
• Mortier et al.– Prover controle facilitado para o usuário doméstico– Roteadores sem fio habilitados com SDN;
www.nr2.ufpr.br12/11/2014 9
Arquitetura Proposta
• Adaptar a rede de acesso entre o HGW e o BRAS com SDN/OpenFlow– Roteadores e DSLAN habilitados com SDN– Um controlador SDN com visão geral da rede
• Controlar os fluxos e aplicar as políticas
• O BRAS fica livre de muitas funções– Aplicação das políticas– Monitoramento do Tráfego
www.nr2.ufpr.br12/11/2014 10
Arquitetura Proposta• Modelo visual da arquitetura
www.nr2.ufpr.br12/11/2014 11
Arquitetura Proposta
• A arquitetura possui dois elementos chaves– Gerenciamento da sessão do assinante
• Mantém o modelo da arquitetura tradicional (sessões PPPoE)
• Monitoramento da sessão– contabilização, políticas do assinante
• BRAS (Autenticação, Autorização e Contabilização)
BRASHGW
Sessão PPPoE
Controlador
Informa sobre a sessãoe as políticas Rede de acesso
www.nr2.ufpr.br12/11/2014 12
IP único
Arquitetura Proposta• Gerenciamento do tráfego
– Tradicional utiliza VLANs• DSLAN usa Tags para identificar o tráfego do assinante direcionado
ao BRAS• BRAS remove as tags e aplica as políticas (ex. controle do tráfego)
– Utilizando o controlador SDN• Controle do encaminhamento dos fluxos• Adicionar/deletar/modificar as regras nos dispositivos
www.nr2.ufpr.br12/11/2014 13
Arquitetura Proposta• Três classes de fluxos na rede
– Tráfego de estabelecimento de sessão
BRASHGW
Fluxo de sessão
Rede de acesso ISP
www.nr2.ufpr.br12/11/2014 14
Arquitetura Proposta• Tráfego interno
• Entre o assinante e a rede de acesso
Controlador
Rede de acesso ISP
HGW BRAS
Túnel PPPoE
conexão IPoE
Servidor de Conteúdo
Decisão de encapsular
www.nr2.ufpr.br12/11/2014 15
DSLAN
Arquitetura Proposta• Tráfego Externo
ControladorRede de acesso ISP
HGW BRAS
Túnel PPPoE
conexão IPoE
Políticas, ro
tas
Internet
www.nr2.ufpr.br12/11/2014 16
DSLAN
Arquitetura Proposta• E o tráfego que não passa pelo BRAS?
– Como é contabilizado?
Rede de acesso
HGW
Servidor de Conteúdo
HGW
HGW
BRAS
Internet
www.nr2.ufpr.br12/11/2014 17
DSLAN
Quais são os benefícios?• Permite alcançar baixa latência e alta vazão para
serviços sensíveis (ex. IPTV)• Acesso a conteúdo local sem a necessidade de
utilizar mecanismos adicionais de Autenticação, Autorização e contabilização.
• Controle flexível e detalhado da rede– Aplicar QoS e controle do tráfego– Acesso P2P e Distribuição de conteúdo Multicast
Rede de acessoHGW
Servidor de Conteúdo
HGW
HGW
BRAS
www.nr2.ufpr.br12/11/2014
Internet
18
Implementações Realizadas
Conexão PPoE
OK
RequisitaConfigurações
Informa conf.Fluxos IPoE
• Três componentes principais (HGW, BRAS, Controlador)– Gateway Residencial (HGW)
www.nr2.ufpr.br12/11/2014 19
Implementações Realizadas• BRAS– Dois componentes
• PPP Server• BRAS-to-SDN Controller
– Duas funções• Conclusão de uma sessão PPP• Comunicação com o controlador SDN para atualizar o estado
das sessões.
www.nr2.ufpr.br12/11/2014
Controlador
Rede de acessoHGW BRAS
PPP Server
BRAS-SDN
20
Implementações Realizadas• Controlador– SDN application
• Utilizado para configurar e modificar um fluxo em um dispositivo OpenFlow
– HGW Listener• Ex. Estabelecimento de sessão
– BRAS Listener• Atualizar o estado da conexão (sessão) junto ao BRAS
www.nr2.ufpr.br12/11/2014 21
• Uso de dois testbeds– Físico• Objetivo de avaliar a taxa de sessões
estabelecidas
Ambiente de Teste
PF5240
1000/s ClickOS
www.nr2.ufpr.br12/11/2014 22
• Virtual• 5 máquinas virtuais emulando a rede de acesso
– Implementa HGW e DSLAN, – rede OpenFlow com 4 switches (utilizando mininet)– 1 servidor de conteúdo (cache)– BRAS
• 1 máquina física para hospedar o controlador
Ambiente de Teste
www.nr2.ufpr.br12/11/2014 23
• Taxa de sessões estabelecidas
Resultados Obtidos
www.nr2.ufpr.br12/11/2014 24
• Escalabilidade do Controlador (HGW Listener)• Pooling reduz o número de conexões simultâneas• Aumenta o intervalo pooling diminui conexões ativas• Maior a duração Mais conexões ativas
Resultados Obtidos
15s (8s)
20s (4s)15s (1s)
www.nr2.ufpr.br12/11/2014 25
Cenário Real
• Escalabilidade dos dispositivos SDN• Avaliar a taxa de atualização das regras DSLAN• 1000 assinantes por DSLAN• Ex. média 10 regras x 1000 → 10.000/50 → 200s• Arquitetura proposta
– Requer apenas uma regra por assinante– 1 regras x 1000 → 1000/50 → 20s
Resultados Obtidos
HGW
HGW
HGW
µ=50 regras/s
λ=10.000 regras/s
www.nr2.ufpr.br12/11/2014 26
Conclusões do Artigo• Arquitetura para rede de banda larga– Evolução do modelo atual– Fornece suporte flexível a serviços
avançados• Baseados em conteúdo (ex.IPTV)
– Mantém o BRAS p/ gerenciar sessões• Retira a sobrecarga do BRAS através com o
controlador SDN– Abordagem é aplicável em redes com
grandes bases de usuários
www.nr2.ufpr.br12/11/2014
}Como!
27
Trabalhos Futuros
• Avaliar desempenho (componentes adicionais e do conjunto como um todo)
• Analisar aspectos de segurança que não foram considerados
www.nr2.ufpr.br12/11/2014 28
Indicações Positivas
• A arquitetura proposta facilita a tarefa de gerência– Evidenciado pela abordagem SDN
• Gerenciamento dos fluxos– Rede interna dos ISP
12/11/2014 www.nr2.ufpr.br 29
Indicações de Melhorias• A avaliação da escalabilidade do DSLAN
precisa ser detalhada– Através de uma avaliação experimental
• Avaliar o encaminhamento dos fluxos para rede de acesso e P2P
• Incluir o BRAS com uma função de rede virtualizada (como nos tests)
• Interface de acesso para o usuário priorizar o tráfego desejado
www.nr2.ufpr.br12/11/2014 30
Perguntas?
www.nr2.ufpr.br12/11/2014 31