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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

4

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

5

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

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

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

OpenFlow

7

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

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

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

Multiflow

9

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

10

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

12

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

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

Avaliação

13

Topologia

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

Avaliação

14

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

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

Avaliação

15

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

16

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

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

Avaliação

17

Controlador Multiflow

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

Query

Query 224.0.0.1Encaminha Query

Join

Encaminha Join

Insere Regra

Insere Regra

Insere Regra

Join

Avaliação

18

Resultados

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

Análise de Tempo de Execução

Avaliação

19

Resultados (cont.)

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

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

21

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

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

Considerações Finais

22

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

23

[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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