O Emulab é um ambiente de experimentação que permite a emulação de redes com topologia arbitrária definida pelo usuário, em um ambiente controlável, previsível e reproduzível. Tal topologia definida pelo usuário é provisionada no ambiente físico de forma automatizada, por meio de nós físicos instanciados com o sistema operacional e os endereços IP solicitados e um conjunto de comutadores configurados dinamicamente para emular a topologia de rede desejada. A abordagem utilizada para a configuração dos comutadores, baseada em SNMP, impõe requisitos que limitam os modelos de comutadores que podem ser usados para a construção de um ambiente Emulab e, ao mesmo tempo, exige a criação de módulos específicos para cada novo modelo de comutador a ser suportado. Este trabalho propõe a utilização do protocolo OpenFlow no ambiente Emulab, como alternativa ao modelo atual baseado em SNMP, criando, para esse fim um modulo OpenFlow para ambiente Emulab. Esse módulo utiliza OpenFlow como interface padronizada para configurar comutadores de diferentes modelos e fabricantes que suportem o protocolo OpenFlow, removendo, dessa forma as restrições citadas anteriormente e adicionando suporte a novos modelos de comutadores. Foi efetuado um conjunto de testes para analisar o funcionamento e desempenho do uso de comutadores OpenFlow no Emulab, que comprovaram que a solução proposta adiciona suporte a diferentes modelos de comutadores OpenFlow de forma unificada e com desempenho comparável a comutadores convencionais. / Emulab is a emulated network testbed that provides user-defined network topologies in a controllable, predictable, and repeatable environment. The topology defined by the user is provisioned in the physical environment in an automated manner by means of physical nodes instantiated with the desired operating system and IP addresses and a set of switches dynamically configured to emulate the desired network topology. The approach used for switch configuration is based on SNMP and currently imposes requirements that limit the switch models that can be used to build an Emulab facility and at the same time requires the creation of specific modules for each new type of switch to be supported. This work proposes the use of the OpenFlow protocol for configuring switches in Emulab as an alternative to the current model based on SNMP. As result, it was created an OpenFlow module for Emulab environment, which uses OpenFlow as a standardized interface for configuring these devices. This new OpenFlow-based approach makes it possible to configure switches of different models and manufacturers that support the OpenFlow protocol through a single mechanism, removing thus the restrictions mentioned above, and adding support for new types of switches. A set of tests were performed to analyze the operation and performance of OpenFlow switches in Emulab, which showed that the proposed solution adds support for different models of OpenFlow switches in a unified manner with comparable performance to conventional switches

O Emulab é um ambiente de experimentação que permite a emulação de redes com topologia arbitrária definida pelo usuário, em um ambiente controlável, previsível e reproduzível. Tal topologia definida pelo usuário é provisionada no ambiente físico de forma automatizada, por meio de nós físicos instanciados com o sistema operacional e os endereços IP solicitados e um conjunto de comutadores configurados dinamicamente para emular a topologia de rede desejada. A abordagem utilizada para a configuração dos comutadores, baseada em SNMP, impõe requisitos que limitam os modelos de comutadores que podem ser usados para a construção de um ambiente Emulab e, ao mesmo tempo, exige a criação de módulos específicos para cada novo modelo de comutador a ser suportado. Este trabalho propõe a utilização do protocolo OpenFlow no ambiente Emulab, como alternativa ao modelo atual baseado em SNMP, criando, para esse fim um modulo OpenFlow para ambiente Emulab. Esse módulo utiliza OpenFlow como interface padronizada para configurar comutadores de diferentes modelos e fabricantes que suportem o protocolo OpenFlow, removendo, dessa forma as restrições citadas anteriormente e adicionando suporte a novos modelos de comutadores. Foi efetuado um conjunto de testes para analisar o funcionamento e desempenho do uso de comutadores OpenFlow no Emulab, que comprovaram que a solução proposta adiciona suporte a diferentes modelos de comutadores OpenFlow de forma unificada e com desempenho comparável a comutadores convencionais. / Emulab is a emulated network testbed that provides user-defined network topologies in a controllable, predictable, and repeatable environment. The topology defined by the user is provisioned in the physical environment in an automated manner by means of physical nodes instantiated with the desired operating system and IP addresses and a set of switches dynamically configured to emulate the desired network topology. The approach used for switch configuration is based on SNMP and currently imposes requirements that limit the switch models that can be used to build an Emulab facility and at the same time requires the creation of specific modules for each new type of switch to be supported. This work proposes the use of the OpenFlow protocol for configuring switches in Emulab as an alternative to the current model based on SNMP. As result, it was created an OpenFlow module for Emulab environment, which uses OpenFlow as a standardized interface for configuring these devices. This new OpenFlow-based approach makes it possible to configure switches of different models and manufacturers that support the OpenFlow protocol through a single mechanism, removing thus the restrictions mentioned above, and adding support for new types of switches. A set of tests were performed to analyze the operation and performance of OpenFlow switches in Emulab, which showed that the proposed solution adds support for different models of OpenFlow switches in a unified manner with comparable performance to conventional switches

Funcionalidades de eficiência energética vêm sendo integradas a protocolos e sistemas de gerenciamento de redes. Várias dessas funcionalidades afetam a rede de diferentes modos, acarretando compromissos. Podem afetar a confiabilidade e a disponibilidade da rede ao colocarem equipamentos e enlaces em modo dormente; e podem afetar o tempo de vida dos equipamentos ao alterarem seu modo de utilização. Os resultados da integração dessas funcionalidades à rede podem ser avaliados por emulação, que provê informação sobre como algum mecanismo de roteamento em particular, fruto dessa integração, agiria em diferentes condições de rede. Preparar um ambiente de experimentação que trate das interações entre diferentes funções da rede, considerando as funcionalidades de eficiência energética, traz alguns desafios. Uma combinação de emulação e implementação das principais funcionalidades de eficiência energética provê uma visão mais próxima sobre o que pode ocorrer em implantações reais de sistemas de gerenciamento energeticamente eficiente. Esta dissertação discute (i) como se avaliarem os compromissos existentes no emprego de técnicas de eficiência energética, mostrando também como o tempo de vida de equipamentos pode ser alterado e como a confiabilidade e disponibilidade da rede podem ser degradadas, e discute (ii) requisitos para o desenvolvimento de um ambiente de experimentação para avaliação de tais técnicas. O ambiente é baseado em roteadores implementados por software, para emulação de funcionalidades ainda não disponíveis, mas desejadas, de equipamentos de rede. Após a experimentação do protótipo de um sistema de gerenciamento de redes orientado por política de eficiência energética, aplicam-se os métodos de avaliação dos compromissos ocasionados por este sistema. / Energy efficiency features are being integrated in network protocols and management systems. Many of such features affect the network in different ways, thus yielding tradeoffs. They can affect the reliability and availability of the network when they put devices or links into sleep mode, and they can affect the lifetime of the devices as a result of the new operating pattern. The effects of integrating these features to the network can be assessed through emulation, which can provide insight on how a particular routing mechanism would perform in different network conditions. In addition, building an experimentation environment that is able to comprehensively account for interactions between different network functions taking into account energy efficiency features is challenging. A combination of emulation and implementation of major energy efficiency features provides a view closer to what may happen in a real deployment of energy-efficient management systems. This dissertation discusses (i) how to evaluate the tradeoffs existing between the use of energy-efficiency techniques and the lifetime of devices and with the reliability and availability of the network, and (ii) requirements for the development of a testbed to evaluate such techniques. The testbed is based on software routers, so to emulate future and desired network equipment functionalities. After experiments with the prototype of a sustainability-oriented network management system based on policies, an evaluation about the tradeoffs brought by such system to the network is performed.

Funcionalidades de eficiência energética vêm sendo integradas a protocolos e sistemas de gerenciamento de redes. Várias dessas funcionalidades afetam a rede de diferentes modos, acarretando compromissos. Podem afetar a confiabilidade e a disponibilidade da rede ao colocarem equipamentos e enlaces em modo dormente; e podem afetar o tempo de vida dos equipamentos ao alterarem seu modo de utilização. Os resultados da integração dessas funcionalidades à rede podem ser avaliados por emulação, que provê informação sobre como algum mecanismo de roteamento em particular, fruto dessa integração, agiria em diferentes condições de rede. Preparar um ambiente de experimentação que trate das interações entre diferentes funções da rede, considerando as funcionalidades de eficiência energética, traz alguns desafios. Uma combinação de emulação e implementação das principais funcionalidades de eficiência energética provê uma visão mais próxima sobre o que pode ocorrer em implantações reais de sistemas de gerenciamento energeticamente eficiente. Esta dissertação discute (i) como se avaliarem os compromissos existentes no emprego de técnicas de eficiência energética, mostrando também como o tempo de vida de equipamentos pode ser alterado e como a confiabilidade e disponibilidade da rede podem ser degradadas, e discute (ii) requisitos para o desenvolvimento de um ambiente de experimentação para avaliação de tais técnicas. O ambiente é baseado em roteadores implementados por software, para emulação de funcionalidades ainda não disponíveis, mas desejadas, de equipamentos de rede. Após a experimentação do protótipo de um sistema de gerenciamento de redes orientado por política de eficiência energética, aplicam-se os métodos de avaliação dos compromissos ocasionados por este sistema. / Energy efficiency features are being integrated in network protocols and management systems. Many of such features affect the network in different ways, thus yielding tradeoffs. They can affect the reliability and availability of the network when they put devices or links into sleep mode, and they can affect the lifetime of the devices as a result of the new operating pattern. The effects of integrating these features to the network can be assessed through emulation, which can provide insight on how a particular routing mechanism would perform in different network conditions. In addition, building an experimentation environment that is able to comprehensively account for interactions between different network functions taking into account energy efficiency features is challenging. A combination of emulation and implementation of major energy efficiency features provides a view closer to what may happen in a real deployment of energy-efficient management systems. This dissertation discusses (i) how to evaluate the tradeoffs existing between the use of energy-efficiency techniques and the lifetime of devices and with the reliability and availability of the network, and (ii) requirements for the development of a testbed to evaluate such techniques. The testbed is based on software routers, so to emulate future and desired network equipment functionalities. After experiments with the prototype of a sustainability-oriented network management system based on policies, an evaluation about the tradeoffs brought by such system to the network is performed.

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