Apresentao do PowerPoint

Redes Definidas por Software(SDN - Software Defined Network)Seminrio TP 543Alunos Luis Rodrigo Medina LazoFlix Flores Catrilef

ProfessorMarco Antnio Alberti

Contedo do Seminrio IntroduoComponentes de uma rede atualA proposta de SDN e Arquitetura OpenflowControladores de SDNCenrios de aplicaoDesafiosObservaes finais

IntroduoA internet no inicioa finales de 1969 de cuatro ordenadores host fueron conectados entre s en la ARPANET inicial, y el Internet incipiente estaba por despegar. Incluso en esta primera etapa, hay que sealar que la investigacin incorpor tanto el trabajo en red en la red fsica adems de trabajo sobre la forma de utilizar la red "

Universidade da Califrnia em Los AngelesUniversidade da Califrnia em Santa Barbara; Instituto de Pesquisa de Stanford Universidade de Utah.

IntroduoAfirmaes Recentesh um sentimentocrescente entre osmuitos pesquisadoresde internet queo protocolo de Internet(IP)e a infra-estruturade roteamentoIP tornou-seossificadaem virtude do seuenorme sucesso DavidAndersen,CMU

aponto depesquisadoresno que a interneteste quebrado, maiseles dizem,que elese tornouossificadapor conta deas ameaas de seguranaemergentes eaplicaes inovadoras NetworkWorld Magazine

IntroduoQue problema apresentam as redes atuais?Ossificao Gesto IndividualDificuldade para incorporar algumas caractersticas o regras.Atualizaes de Firmware em todos os nos.Interrupo na continuidade operacional pra fazer modificaesProblemas de escalabilidade para grandes redes ou redes muito dinmicas.O equipamento de internet torno-se maquinas fechadasTodo o que os pesquisadores fazem que altere internet tem que ser feito no nvel de aplicao que onde a gente tem control, dai surgem conceitos como redes overlay, peer to peer, etc... Todas ellas funcionando como aplicaes.

Introduo

Redes Definidas por Software (SDN)Para resolver os problemas anteriores surgiu o conceito de redes definidas por software.Uma nova forma de olhar para o problema:Dotar novamente o ncleo da rede de recursos de programao.

OrigensControle centralizado das regras de firewall distribuidas em uma red corporativaSane (2006)Ethane(2007)Acrescentar os trabalhos desenvoltos da sane e ethane como uma forma de se programar oselementos de comutaoda redeOpenFlow(2008)Introduo

Quem foram os criadores da ideai eram o equipe que trabalhava na Ethane.Nick McKeown Professor de StandfordScott Shenker Professor de BerkeleyMartin Casado Aluno de DoutoradoTeemu koponen Arquiteto de red

Logo os quatro mas alguns tcnicos formarem a empresa Nicira para desenvolver a ideia, que logo de trs anos foi rapidamente comprada por a Vmware sem ter um s produto pronto para vender, em $us 1,26 billiones.(2012)

Uma das aplicaes mais forte de SDN es desenvolvida em contexto virtualizao

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Componentes de uma rede atual

Como que ela ir evoluir...Comportamento de um switch

MAC-AMAC-DMAC-AMAC-DEndereoPortaMAC-A1MAC-B6MAC-C16MAC-D13Tabela encaminhamentoMudar ethernet no podeComponentes de uma rede atual

Organizao de um switch/roteadorPlano de Dados: o caminho de cada pacotePacote chegaTabela de encaminhamento consultada e atualizadaPacote saiPlano de controle: tudo acontece por trsAtualizaes de tabela de encaminhamentoManuteno de estatsticasProgramao de VlanInterface webfariewall

Plano de Controle SofisticadoPlano de dados otimizadohttp://blog.thelifeofkenneth.com/2013/02/tear-down-of-hp-procurve-2824-ethernet.html

Componentes de uma rede atual

HW especializado de encaminhamento de pacotesSistema OperacionalFunes APPFunes APPBilhes de Portas LogicasLinux, cisco IOS, etc.Bilhes de lneas de cdigoGerenciamento, vpn, Roteamento, Firewall, controle de acesso, controlador de vlans, Componentes de uma rede atual

HW especializado de encaminhamento de pacotesSistema OperacionalFunes APPFunes APPHW especializado de encaminhamento de pacotesSistema OperacionalFunes APPFunes APPHW especializado de encaminhamento de pacotesSistema OperacionalFunes APPFunes APPHW especializado de encaminhamento de pacotesSistema OperacionalFunes APPFunes APPHW especializado de encaminhamento de pacotesSistema OperacionalFunes APPFunes APPAlgoritmos de mnimo spanning tree

Contedo do Seminrio IntroduoComponentes de uma rede atualA proposta de SDN e Arquitetura OpenflowControladores de SDNCenrios de aplicaoDesafiosObservaes finais

Componentes de uma rede atual

HW especializado de encaminhamento de pacotesSistema OperacionalFunes APPFunes APPHW especializado de encaminhamento de pacotesSistema OperacionalFunes APPFunes APPHW especializado de encaminhamento de pacotesSistema OperacionalFunes APPFunes APPHW especializado de encaminhamento de pacotesSistema OperacionalFunes APPFunes APPHW especializado de encaminhamento de pacotesSistema OperacionalFunes APPFunes APPDo ponto de vista de pesquisa isso aqui um punhado de caixas pretasSwitch EthernetSwitch EthernetSwitch EthernetSwitch EthernetSwitch EthernetA proposta de SDN e Arquitetura OpenflowRedes definidas por software, prope um conjunto de tcnicas relacionadas com o rea de networking, que tem como objetivo facilitar a implementao e implantao de servios de rede de una maneira determinista, dinmica e escalvel, evitando ao administrador de rede gerenciar esses servios, a baixo nvel. Todo Isso conseguido atravs da separao do plano de controle (software) e do plano de dados (hardware)

A proposta de SDN e Arquitetura Openflow

HW especializado de encaminhamento de pacotesSistema OperacionalFunes APPFunes APPHW especializado de encaminhamento de pacotesSistema OperacionalFunes APPFunes APPHW especializado de encaminhamento de pacotesSistema OperacionalFunes APPFunes APPHW especializado de encaminhamento de pacotesSistema OperacionalFunes APPFunes APPHW especializado de encaminhamento de pacotesSistema OperacionalFunes APPFunes APPHW especializado de encaminhamento de pacotesHW especializado de encaminhamento de pacotesHW especializado de encaminhamento de pacotesHW especializado de encaminhamento de pacotesHW especializado de encaminhamento de pacotesSistema OperacionalFunes APPFunes APPFunes APPFunes APPFunes APPFunes APPFunes APPFunes APPFunes APPSeparar partesEncaminhamentointeligncia na rede Control de acceso Rotamento inteligente QoS diferenciadaA proposta de SDN e Arquitetura OpenFlow

Plano de ControlePlano de dados otimizadoHW especializado de encaminhamento de pacotesElemento de ComutaoOpenFlow==Controlador OpenFlowOrganizao de um comutador OpenFlowPlano de Dados: o caminho de cada pacotePacote chegaTabela de encaminhamento consultada e actualizadaTabela dita como o pacote deve ser tratadoPlano de controle: s acesso tabela de encaminhamentoOpenFlow: API de acesso tabela de encaminhamento

A proposta de SDN e Arquitetura OpenFlow

OpenFlow: entradas da tabela de encaminhamentoRegrasAesEstatsticasPortVLANVLAN PCPETH SRCETH DSTETH TYPEIP SRCIP DSTIP ToSIP ProtoEncaminhar pacoteEnviar pacote para controladorAlterar camposCaso no haja uma regra para um pacote: envia para o controladorContador de PacotesTipos de pacotes ....Regras: Conjunto de CamposA proposta de SDN e Arquitetura OpenFlow

Exemplo tabela de encaminhamento OpenFlowPortVLANMAC SrcMAC dstETH TYPEIP SRCIP DSTIP ToSIP ProtoTCP sportTCP dportAo***00:E2..*******Porta 4P3VL100:20..00:1F..0800192.14200.3..*4176580Porta 6**********23Drop******200.3****Porta 6*VL1*00:I2..*******Porta 6,7,8A proposta de SDN e Arquitetura Openflow

Sistema OperacionalFunes APPFunes APPFunes APPFunes APPFunes APPFunes APPFunes APPFunes APPFunes APPProtocolo OpenFlow

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Controlador SDN

Controlador SDN o SO da RedUma das funciones principais que ele comunica-se com os elementos de comutao que constituem a rede

Criam a viso grafo anotado da rede

Recebem dos elementos de comutao informao sobre pacotes que no se casam com regras j enviadas

J hoje pode se instalar centralizado ou distribudo ou paralelizado

Oferece uma interface de programao para desenvolvedorQuesto: Quais so as interfaces de programacion que o controlador v dar para voc escrever, seu protocolo de roteamento, seu forma de manejar a rede, etc... (existem varias alternativas pra fazer isso, vamos falar de algumas dela)

Controlador SDN

O Controlador NOXPrimeiro controlador de SDNDesenvolvido pela Nicira em paralelo ao padro OpenFlow(alta sinergia entre conceitos)Distribuido como GLP em 2008 Mantido pela comunidade de pesquisaA maioria dos outros controladores som feitos baseados no NOX

Ele ejecuta em linux Seu ncleo es feito em C++Pode ser programado em Pythom (cola para mdulos C++)Cooperative multithreadingSistema de componentesProgramao orientada a eventos

UFMG - Dorgival Guedes Controlador SDN

Diversos Controladores disponvel

POX: Derivado do NOX, Implementado em Python, melhor rendimento para pesquisas.. Anunciado como ambiente de prototipao e pesquisas. Bajo Nivel.

FML: controlador de mas alto nvel.

Frenetic: crea reglas de mas alto nvel, mas ele fala com os comutadores y analisa com sql a informao de estadsticas dos switch.

Onix: desenvolvido por (google e Nicira) um punto logico nico mas ele pontos completamente distribudo a longo da rede toda da google.

FloodLight: Controlador Java

RYU: Para quienes trabalham com virtualizao Openstack vem com plugim para conectar o controlador RYU.

OpenDaylight: proposta de arquitetura SDN aberta..

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Cenrios de Aplicao

Aplicaes e o que eu fao com isso?Controle de acesso, seguranaControl de acceso firewall usando Sdn es simple, FML surgi especficamente con la idea bsica de normar las reglas iniciales de control de acceso, solo que puede hacer cosas mucho mas flexibles que un firewall. Un firewall solo puede administrar la red que pasa por el, en Sdn puede administrar todas las redes separadas como tambien a sus usuarios en una gran corporacin o empresa. Se pueden programar reglas de comunicacin entre estas redes, para que estas pueden comunicarse entre si optimizando el trafico como la seguridad.Adems cada usuario de la organizacin puede ingresar a su red sin importar la ubicacin fsica de este, ya que las reglas definen el tipo de acceso. No tiene que crear reglas de firewall estratgicamente en cada lugar, solo se requiere una configuracin global.Cenrios de Aplicao

Aplicaes e o que eu fao com isso?Gerencia de redesEn Sdn se puede modificar el trafico de una red, lo cual se puede hacer manual o autnomamente. Ya existe un modelo tradicional de gerencia en software, si existe un link que esta pegado y ese tipo trafico puedo mover el trafico a otra red, as se evita cambiar manualmente el trafico fsico de la red.Cenrios de Aplicao

Aplicaes e o que eu fao com isso?Redes domiciliariasSi tiene una red domiciliaria simple, tiene un access point en la casa. En los pases del primer mundo ya no tienen 1, sino 2 o 3, adems de esos, tiene tv con Internet, blueray con Internet, consolas con internet, celular con Internet, su vecino tiene Internet.

Por Sdn se pueden manejar los accesos a la red de los nios, solo a paginas de tareas desde su dormitorio, o tambin ingresar a Factbook o Skype desde la sala.

Adems, se estn definiendo padrones comn de trafico en redes domiciliarias, esto para detectar trficos no deseados, como tambin reconozca nuevo trafico y pueda adaptarlo dentro de la casa , por ejemplo, la conexin de un Play Station.Cenrios de Aplicao

Aplicaes e o que eu fao com isso?Gerencia de energiaEl consumo de un switch o rutedaor pequeo es irrelevante para gerenciar la energia, pero un datacenter si. Se esta estudiando como SDN puede gerenciar el consumo de energia.

Cenrios de Aplicao

Aplicaes e o que eu fao com isso?Comutador virtual distribudo e Datacenters multiusuriosEjemplo, si necesitamos arrendar varios equipos virtuales en un gran datacenter, perfectamente el trafico se podra cruzar por todas las redes fsicas y virtuales de este. Con Sdn podemos dirigir nuestros equipos a una sola red virtual, definiendo reglas de seguridad y acceso a ellos. Defino que ningn pacote pueda entrar a nuestra red isolada.Cenrios de Aplicao

Aplicaes e o que eu fao com isso?Roteador expansvel (scale-out)Es la misma idea aplicada a los grandes proveedores de Internet. Un gran ruteador (Cisco) que maneja centenares de entradas, puede ser reemplazado por varios ruteadores Open Flow, configurados con Sdn, donde puedo definir que llega un cierto pacote a cierta porta de un ruteador, pueda salir por otra puerta de otro ruteador.

Contedo do Seminrio IntroduoComponentes de uma rede atualA proposta de SDN e Arquitetura OpenFlowControladores de SDNCenrios de aplicaoDesafiosObservaes finais

Desafios

Problemas Interessantes em pesquisa nesta reaViso da rede/abstraesMonitor de conflito de regras (indicador de que alguma regra que estou criando conflita com outra)Consultas de rendimento aos nos do grafoCaminho mnimo do grafo da redeGargalho da rede

Virtualizao de controladoresImplementao de vrios controladores em uma red com regras diferentesFlowVisor ( e um nico controlador que separa a rede em fatiadas ya plica certo tipo de regras a cada uma de essas camadas, mas involucra compromissos de desempenho abstrao diferentes)

API para programaes dos switchesInterao com switch que no tem OpenFlow ( Nicira j esta trabalhando com integrao de switch que no tenham a inteligncia de OpenFlow em mdio de uma red SDN)MPLSQue outras cosas alm de OpenFlow poderiam ser interessantes

Desafios

Problemas Interessantes em pesquisa nesta reaEspecificaes de aplicaesComo que eu fazo as aplicaes e que so as aplicaesComo que ele vai Integrar com aplicaes existentes da rede

DepuraoA necessidade de um debug pra ver sim alguma aplicao esta dando errado (Scott Shenker esta trabalhando em aquele problema)

Distribuio (desempenho e tolerncia a falhas)Como que se distribuem isto controladores em este grafo. (onix da google o nico controlador distribudo e distribudo de acordo as suas necessidades)

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Observaes finais

O interesse da indstria e da comunidade cientifica est apenas comeando

H diversos desafios de pesquisa interessantes

O caminho a ainda no esta completamente delineado h oportunidades e riscos

Sites uteis:Noxathome.orgNoxrepo.orgOpenflow.orgOpenwrt.orgOpenvswitch.orgOpennetworking.orgOpennetsummit.orgObservaes finais

SDN e OpelFlow j realidade no mercado

Observaes finais

Pra quem quiser olhar de mas perto a tecnologia sem ter um switch OpenFlow tem um Software que es o mininet, ele permite criar uma topologia de rede virtual com switch OpenFlow os que podem ser conectados a algum controlador como NOX, OpenDaylight ou outros...

Muchas Gracias!!Obrigado!!

ReferenciasNoxathome.orgNoxrepo.orgOpenflow.orgOpenvswitch.orghttps://www.opennetworking.org/sdn-resources/sdn-definitionStanford Seminar - Software-Defined Networking at the Crossroads Scott Shenkerhttps://www.youtube.com/watch?v=WabdXYzCAOU

Seminario UFMG - Redes Definidas por Software - Dorgival Guedes https://www.youtube.com/watch?v=MOcBvh1RPF0https://www.youtube.com/watch?v=I14r54581HY

http://blog.thelifeofkenneth.com/2013/02/tear-down-of-hp-procurve-2824-ethernet.html