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Multiflow:Multicast Clean-slate com Cálculo Antecipado das Rotas em Redes

Programáveis OpenFlow

10ª Escola Regional de Redes de Computadores

Pelotas, 1º a 3 de outubro de 2012

Lucas Bondan, Lucas F. Müller, Maicon Kist

Agenda

① Introdução

② OpenFlow

③ Multiflow

④ Avaliação

⑤ Considerações Finais

210ª Escola Regional de Redes de ComputadoresPelotas, 1º a 3 de outubro de 2012

Agenda

① Introdução

② OpenFlow

③ Multiflow

④ Avaliação

⑤ Considerações Finais

310ª Escola Regional de Redes de ComputadoresPelotas, 1º a 3 de outubro de 2012

Introdução

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Contexto

Aplicações populares de transmissão de conteúdo multimídia requerem comunicação entre vários hosts

O provedor de conteúdo transmite dados, muitas vezes idênticos, para inúmeros assinantes do serviço

IP multicast evita o desperdício de banda

10ª Escola Regional de Redes de ComputadoresPelotas, 1º a 3 de outubro de 2012

Introdução

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Objetivo

Protocolo multicast escalável, com conhecimento prévio da topologia e preocupação com o tempo de processamento de eventos Acelerar o processamento de eventos nos

grupos Aumentar o ganho de desempenho global

na troca de dados através da definição da melhor rota

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Agenda

① Introdução

② OpenFlow

③ Multiflow

④ Avaliação

⑤ Considerações Finais

610ª Escola Regional de Redes de ComputadoresPelotas, 1º a 3 de outubro de 2012

OpenFlow

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Definição

Proposta de Software Defined Network (SDN)

Possibilita a execução de testes de novos protocolos, coexistindo com o trafego de produção

Permite o controle de trafego da rede através de fluxos de dados

Sistema Operacional de Rede

Aplic

ação

1

Aplic

ação

2

...

Aplic

ação

N

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Agenda

① Introdução

② OpenFlow

③ Multiflow

④ Avaliação

⑤ Considerações Finais

810ª Escola Regional de Redes de ComputadoresPelotas, 1º a 3 de outubro de 2012

Multiflow

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Proposta Abordagem multicast clean-slate em redes

programáveis

Hosts podem entrar e sair do grupo multicast de forma dinâmica

Baseado no IGMPv2 [Fenner 1997] Query Join Leave

Busca encontrar a melhor rota entre o servidor e o cliente

Conhecimento prévio da topologia10ª Escola Regional de Redes de Computadores

Pelotas, 1º a 3 de outubro de 2012

Multiflow

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Arquitetura do Protótipo

Aplicação no controlador OpenFlow

Implementado sobre o controlador NOX [Gude et al. 2008]

Implementação de uma classe IGMP para o NOX

Testes realizados sobre a API do Mininet [Lantz et al. 2010]

10ª Escola Regional de Redes de ComputadoresPelotas, 1º a 3 de outubro de 2012

Agenda

① Introdução

② OpenFlow

③ Multiflow

④ Avaliação

⑤ Considerações Finais

1110ª Escola Regional de Redes de ComputadoresPelotas, 1º a 3 de outubro de 2012

Avaliação

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Cenário Medição do intervalo de tempo entre o

ingresso em um grupo e o recebimento do primeiro pacote de dados

Cálculo do número de pacotes de controle trafegados na rede

Uma topologia, dois controladores: Controlador OpenMcast Controlador Multiflow

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Avaliação

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Topologia

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Avaliação

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Controlador OpenMcast

Criado com o intuito de simular o comportamento do IGMP de redes convencionais

Pacotes de controle são propagados na rede Switches sempre acionam o controlador

Controlador não possui nenhum conhecimento sobre a topologia da rede

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Avaliação

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Controlador OpenMcast

10ª Escola Regional de Redes de ComputadoresPelotas, 1º a 3 de outubro de 2012

Query

Query 224.0.0.1Encaminha Query

Query

224.0.0.

1

Query 224.0.0.1

Encaminha QueryEncaminha Query

Join

Encaminha JoinJoin

Encaminha Join Join

Encaminha Join

Insere Regra

Insere Regra

Insere Regra

Join

Avaliação

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Controlador Multiflow Não há propagação de pacotes

Controlador acionado apenas uma vez

Utiliza o algoritmo de Dijsktra para o cálculo da melhor rota

Conhecimento prévio da topologia

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Avaliação

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Controlador Multiflow

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Query

Query 224.0.0.1Encaminha Query

Join

Encaminha Join

Insere Regra

Insere Regra

Insere Regra

Join

Avaliação

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Resultados

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Análise de Tempo de Execução

Avaliação

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Resultados (cont.)

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Níveis (n)Queries Geradas

(k)

Queries Propagadas

no OpenMcast

Queries Propagadas no Multiflow

2 100 300 100

3 100 700 100

4 100 1500 100Propagação de pacotes na rede nas duas abordagens

Razão: Controlador OpenMcast: Controlador Multiow:

Agenda

① Introdução

② OpenFlow

③ Multiflow

④ Avaliação

⑤ Considerações Finais

2010ª Escola Regional de Redes de ComputadoresPelotas, 1º a 3 de outubro de 2012

Considerações Finais

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Conclusões

IP multicast provê maior eficiência na distribuição de dados na rede

Maior estabilidade em relação a abordagem OpenMcast, melhorando o desempenho

Multiflow mantém constante o tráfego de controle multicast

Sem propagação de pacotes de controle Redução de 86% do trafego de controle na topologia

avaliada

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Considerações Finais

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Trabalhos Futuros

Ampliar a execução de experimentos, por exemplo, com cenários mais próximos dos encontrados na Internet

Heurísticas para reduzir a complexidade do algoritmo de busca da melhor rota

Calcular a árvore de escoamento mínimo

Múltiplos controladores

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Referências

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[Dijkstra, 1959] Dijkstra, E. W. (1959). A note on two problems in connection with graphs. Numerische Mathematik, vol. 1:269-271.[Fenner, 1997] Fenner, W. (1997). Internet group management protocol, version 2. RFC 2236, IETF Network Working Group.[Gude et al., 2008] Gude, N., Koponen, T., Pettit, J., Pfa, B., Casado, M., McKeown, N., and Shenker, S. (2008). Nox: towards an operating system for networks. SIGCOMM Comput. Commun. Rev., 38(3):105-110.[Hass, 2012] Haas, H. (2012). Mausezahn fast trac generator. Disponivel em http://www.perihel.at/sec/mz/. Acesso em Maio de 2012.[Keshav et al., 1999] Keshav, S. and Paul, S. (1999). Centralized multicast. In Proceedings of the Seventh Annual International Conference on Network Protocols, ICNP '99, pages 59{68, Washington, DC, USA. IEEE Computer Society.[Lantz et al., 2010] Lantz, B., Heller, B., and McKeown, N. (2010). A network in a laptop: rapid prototyping for software-dened networks. In Proceedings of the Ninth ACM SIGCOMM Workshop on Hot Topics in Networks, Hotnets '10, pages 19:1-19:6, New York, NY, USA. ACM.[Martinez-Yelmo et al., 2007] Martinez-Yelmo, I., Larrabeiti, D., Soto, I., and Pacyna, P. (2007). Multicast trac aggregation in mpls-based vpn networks. Communications Magazine, IEEE, 45(10):78 -85. Ratnasamy, S., Ermolinskiy, A., and Shenker, S. (2006). Revisiting ip multicast. In Proceedings of the 2006 conference on Applications, technologies, architectures, and protocols for computer communications, SIGCOMM '06, pages 15-26, New York, NY, USA. ACM.[Yap et al., 2010] Yap, K.-K., Huang, T.-Y., Dodson, B., Lam, M. S., and McKeown, N. (2010). Towards software-friendly networks. In Proceedings of the rst ACM asia-pacic workshop on Workshop on systems, APSys '10, pages 49-54, New York, NY, USA. ACM.

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Lucas Bondanlbondan@inf.ufrgs.br

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