Submitted by Fabio Sobreira Campos da Costa (fabio.sobreira@ufpe.br) on 2017-03-02T14:56:30Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) moises.rodrigues-phd.thesis-final-v3.pdf: 4286662 bytes, checksum: 9e67a238c996afd5b50b91cf3c59c86a (MD5) / Made available in DSpace on 2017-03-02T14:56:30Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) moises.rodrigues-phd.thesis-final-v3.pdf: 4286662 bytes, checksum: 9e67a238c996afd5b50b91cf3c59c86a (MD5) Previous issue date: 2016-10-03 / During the last decades, the world web went from a way to connect a handful of nodes to the means with which people cooperate in search of knowledge, social interaction, and entertainment. Furthermore, our homes and workstations are not the only places where we are connected, the mobile broadband market is present and changing the way we interact with the web. According to Cisco, global network traffic will be three times higher in 2018 than it was in 2013. Real-time entertainment has been and will remain an important part of this growth. However, the internet was not designed to handle such demand and, therefore, there is a need for new technologies to overcome those challenges. Content Delivery Networks (CDN) prove to be an alternative to overcome those challenges. The basic concept is to distribute replica servers scattered geographically, keeping content close to end users. Following CDN’s popularity an increasing number of CDNs, most of them extremely localized, began to be deployed. Furthermore, Cloud Computing emerged, making software and hardware accessible as resources through well-defined interfaces. Using Cloud services, such as distributed IaaS, one could deploy complex CDNs. Despite being the best technology to scale content distribution, there are some scenarios where CDNs may perform poorly, such as flash crowd events. Therefore, we need to study content delivery techniques to efficiently accompany the ever increasing need for content contemplating new possibilities, such as growing the number of smaller localized CDNs and Cloud Computing. Examining given issues this work presents strategies towards improvements in Content Delivery Networks (CDN). We do so by proposing and evaluating algorithms, models and a prototype demonstrating possible uses of such new technologies to improve CDN’s resource management. We present P2PCDNSim, a comprehensive CDN simulator designed to assist researchers in the process of planning and evaluating new strategies. Furthermore, we propose a new dynamic Replica Placement Algorithm (RPA), based on the count of data flows through network nodes, that maintains similar Quality of Experience (QoE) while decreasing cross traffic during flash crowd events. Also, we propose a solution to improve the mobile backhaul’s replica placement flexibility based on SDN. Our experimental results show that the delay introduced by the developed module is less than 5ms for 99% of the packets, which is negligible in today’s LTE networks, and the slight negative impact on streaming rate selection is easily outweighed by the increased flexibility / Durante a última década, a rede mundial de computadores evoluiu de um meio de conexão para um pequeno grupo de nós para o meio de pelo qual pessoas obtém conhecimento, interação social e entretenimento. Além disso, nossas casas e estações de trabalho não são nossos únicos pontos de acesso à rede. De acordo com a Cisco, o tráfego global da rede em 2018 será três vezes maior do que era em 2013. Entretenimento em tempo real tem sido e continuará sendo uma parte importante nesse crescimento. No entanto, a rede não foi projetada para lidar com essa demanda, portanto, existe a necessidade de novas tecnologias para superar tais desafios. Content Delivery Networks (CDN) se mostram como uma boa alternativa para superar esses desafios. Seu conceito básico é distribuir servidores de réplica geograficamente, mantendo assim o conteúdo próximo aos usuários. Seguindo sua popularidade, um número crescente de CDNs, em sua maioria locais, começaram a ser implementadas. Além disso, computação em nuvem surgiu, tornando software e hardware recursos acessíveis através de interfaces bem definidas. Os serviços na nuvem, tais como Infrastructure as a Service (IaaS) distribuídos, tornam possível a implementação de CDNs complexas. Apesar de ser a melhor tecnologia para entrega de conteúdo em termos de escalabilidade, existem cenários que ainda desafiam as CDNs, como eventos de flash crowd. Portanto, precisamos estudar estratégias de entrega de conteúdo para acompanhar de maneira eficiente o constante crescimento na necessidade por conteúdo, aproveitando também as novas possibilidade como, o crescimento de CDNs localizadas e popularização da computação em nuvem. Examinando os problemas levantados, essa tese apresenta estratégias no sentido de melhorar Content Delivery Networks (CDN). Fazemos isso propondo e avaliando algoritmos, modelos e um protótipo demonstrando possíveis usos de tais tecnologias para melhorar o gerenciamento de recursos das CDNs. Apresentamos o P2PCDNSim, um simulador de CDNs planejado para auxiliar pesquisadores no processo de planejamento e avaliação de novas estratégias. Além disso, propomos uma nova estratégia de posicionamento de réplicas dinâmica, baseada na contagem de fluxos de dados passando pelos nós, que mantém uma Quality of Experience (QoE) similar enquanto diminui tráfego entre Autonomous System (AS). Ademais, propomos uma solução baseada em Software Defined Networks (SDN) que aumenta a flexibilidade de posicionamento de servidores réplica dentro do backhaul móvel. Nossos resultados experimentais mostram que o atraso introduzido pelo nosso módulo é menor que 5ms em 99% dos pacotes transmitidos, atraso mínimo nas redes Long-Term Evolution (LTE) atuais.