En la actualidad se están realizando diversos esfuerzos para realizar la visión fu-turista de las redes de telecomunicación autogestionadas. La gestión basada en políticas ha sido reconocida como una herramienta potencial para habilitar esta visión. Mayorita-riamente, ésta técnica ha sido reconocida como proveedora de flexibilidad, adaptabilidad y soporte para asignar recursos, controlar Calidad de Servicio y seguridad, de una manera automática y de acuerdo a reglas administrativas. Adicionalmente, se ha considerado que la gestión basada en políticas proveería tal flexibilidad en tiempo de ejecución y como resultado de cambios en la red, interacciones entre usuarios, aplicaciones y disponibilidad de recursos. A pesar de enormes esfuerzos realizados con lenguajes de especificación de políticas, arquitecturas de gestión en diversos dominios y estandarización, la gestión ba-sada en políticas aún no es una realidad. Una de las razones para la reticencia en su utili-zación es la dificultad para analizar políticas que garanticen estabilidad en el sistema. Además de la problemática asociada a la gestión de conflictos entre políticas, otro obstá-culo para su utilización es la dificultad de derivar políticas ejecutables alineadas a objeti-vos administrativos o a otras políticas de alto nivel. Este último es el problema del refi namiento de políticas.Esta Tesis aborda el problema crítico de refinamiento de políticas. Damos una vi-sión completa del proceso de refinamiento, desde el análisis formal hasta su realización práctica, identificando los elementos que intervienen en cada paso de tal proceso. Inicialmente, proponemos un marco de trabajo para refinamiento de políticas ba-sado en Lógica Lineal Temporal, una lógica estándar que permite el análisis en sistemas reactivos. Esta técnica es utilizada para representar políticas a diferentes niveles jerár-quicos de abstracción. Acto seguido desarrollamos mecanismos que habilitan la obten-ción de políticas ejecutables a partir de ciertos requerimientos mediante la utilización de técnicas de exploración de estados basados en Lógica Lineal Temporal. Adicionalmente, aclaramos e identificamos las actividades y tareas de gestión de las partes administrativas durante el ciclo de vida de un sistema de gestión basado en políticas, desde la perspectiva del proceso de refinamiento de políticas. Esta Tesis presenta también directrices para abordar el proceso de refinamiento de políticas en contextos de gestión de red. Damos un paso adelante en la materialización de este proceso mediante la utilización de propiedades estructurales inherentes a sistemas de gestión de red. Proveemos, en fin, una metodología para aplicar los conceptos introduci-dos en el marco de trabajo desarrollado en esta Tesis en sistemas de gestión de red. En esta Tesis también realizamos un proceso de refinamiento de políticas com-pleto. Detallamos la realización de tal proceso en una solución exitosa de gestión basada en políticas. Tomando como base el dominio de Gestión de Calidad de Servicio, aclara-mos y presentamos las implicaciones del problema de refinamiento en este dominio de aplicación. / Current research efforts are being directed to commit with the long-term view of self management properties for telecommunications networks. One of the key approaches that have been recognised as an enabler of such a view is policy-based management. Pol-icy-based management has been mostly acknowledged as a methodology that provides flexibility, adaptability and support to automatically assign network resources, control Quality of Service and security, by considering administratively specified rules. The hype of policy-based management was to commit with these features in run-time as a result of changeable network conditions resulting from the interactions of users, applications and existing resources. Despite enormous efforts with policy languages, management archi-tectures using policy in different application domains, standardisation and industrial ef-forts, policy-based management is still not a reality. One reason behind the reticence for its use is the difficulty to analyse policies that guarantee configuration stability. In addi-tion to policy conflict analysis, a key issue for this reticence is the need to derive en-forceable policies from high level administrative goals or from higher level policies, namely the policy refinement process.This Thesis deals with the critical nature of addressing the policy refinement problem. We provide a holistic view of this process, from formal analysis to its practical realisation, identifying the key elements involved in each step of such critical process. We initially propose a policy refinement framework relying on Linear Temporal Logic (LTL), a standard logic that allows analysis of reactive systems. Based on the for-mer logic, we lay down the process of representing policies at different levels of abstrac-tion. Following on with this, we develop the mechanisms that enable the abstraction of enforceable policies from hierarchical requirements in a fully automatic manner, making use of Linear Temporal Logic based state exploration techniques. In addition, we clarify and identify the activities and management tasks that the administrative parties should carry out during the life cycle of the policy-based management system, from the perspec tive of the policy refinement process.This Thesis provides the guidelines to address policy refinement in network management contexts. Concretely, we take one step ahead in the materialisation of the policy refinement process by exploiting inherent containment properties of network management systems. For this purpose we provide the methodology to apply the concepts introduced in the policy refinement framework developed in this Thesis in the above context.In this Thesis we also execute a complete and rather detailed policy refinement process for a successful policy-based management solution. Taking the intra-domain Quality of Service Management application domain as background, we clarify and pre-sent the implications of the policy refinement problem in such a concrete application do-main.

Redes definidas por software (Software-Defined Networking – SDN) tem como objetivo fornecer uma arquitetura mais sofisticada e precisa para gerenciar e monitorar o tráfego da rede. SDN permite centralizar parte da lógica de tomada de decisão sobre o processamento de fluxo e roteamento de pacotes em dispositivos chamados controladores. Apesar disso, o comportamento dos dispositivos de rede e suas configurações são muitas vezes escritos para situações específicas diretamente no controlador. Isto torna-se um problema quando há um aumento no número de elementos, ligações e serviços de rede, resultando numa grande quantidade de regras e uma elevada sobrecarga relacionada à configuração da rede. Como alternativa , técnicas, tais como gerenciamento baseado em políticas (Policy-Based Management – PBM) e refinamento de políticas podem ser utilizadas por operadores de alto nível para escrever Acordos de Nível de Serviço (Service Level Agreements – SLAs) em uma interface amigável, sem a necessidade de alterar o código implementado nos controladores. No entanto, o refinamento de políticas na nova área de pesquisa SDN tem sido um tema negligenciado, em parte, porque o refinamento não é um processo trivial. Ao utilizar SLAs, a sua tradução para políticas de baixo nível, por exemplo, regras para a configuração de elementos de comutação, não é simples. Se essa tradução não for realizada corretamente, os elementos do sistema podem não ser capaz de cumprir os requisitos implícitos especificados no SLA. Neste contexto, este trabalho apresenta ARKHAM: um avançado conjunto de ferramentas de refinamento para manipulação de acordos de nível de serviço em redes definidas por software. Este conjunto de ferramentas é composto por (i) um framework para criação de políticas que usa raciocínio lógico para a especificação de objetivos de nível de negócio e automatização de seu refinamento; (ii) um controlador OpenFlow que realiza a coleta de informações e implantação de configurações na rede; e (iii) uma representação formal de políticas de alto nível utilizando Event Calculus e aplicando raciocínio lógico para modelar tanto o comportamento do sistema quanto o processo de refinamento de políticas para o gerenciamento de SDN. Como resultado, a abordagem é capaz de identificar as necessidades e os recursos que precisam ser configurados de acordo com o refinamento do SLA, podendo assim configurar e executar com sucesso ações dinâmicas de suporte à reconfiguração de infraestrutura. / Software-Defined Networking (SDN) aims to provide a more sophisticated and accurate architecture for managing and monitoring network traffic. SDN permits centralizing part of the decision-making logic regarding flow processing and packet routing in controller devices. Despite this, the behavior of network devices and their configurations are often written for specific situations directly in the controller. This becomes an issue when there is an increase in the number of network elements, links, and services, resulting in a large amount of rules and a high overhead related to network configuration. As an alternative, techniques such as Policy- Based Management (PBM) and policy refinement can be used by high-level operators to write Service Level Agreements (SLAs) in a user-friendly interface without the need to change the code implemented in the controllers. However, policy refinement in the new research area of SDN has been a neglected topic, in part, because refinement is a nontrivial process. When using SLAs, their translation to low-level policies, e.g., rules for configuring switching elements, is not straightforward. If this translation is not performed properly, the system elements may not be able to meet the implicit requirements specified in the SLA. In this context, we introduce ARKHAM: an Advanced Refinement Toolkit for Handling Service Level Agreements in Software-Defined Networking. This work presents (i) a Policy Authoring Framework that uses logical reasoning for the specification of business-level goals and to automate their refinement; (ii) an OpenFlow controller which performs information gathering and configuration deployment; and (iii) a formal representation using event calculus that describes our solution. As a result, our approach is capable of identifying the requirements and resources that need to be configured in accordance with SLA refinement, and can successfully configure and execute dynamic actions for supporting infrastructure reconfiguration.

Redes definidas por software (Software-Defined Networking – SDN) tem como objetivo fornecer uma arquitetura mais sofisticada e precisa para gerenciar e monitorar o tráfego da rede. SDN permite centralizar parte da lógica de tomada de decisão sobre o processamento de fluxo e roteamento de pacotes em dispositivos chamados controladores. Apesar disso, o comportamento dos dispositivos de rede e suas configurações são muitas vezes escritos para situações específicas diretamente no controlador. Isto torna-se um problema quando há um aumento no número de elementos, ligações e serviços de rede, resultando numa grande quantidade de regras e uma elevada sobrecarga relacionada à configuração da rede. Como alternativa , técnicas, tais como gerenciamento baseado em políticas (Policy-Based Management – PBM) e refinamento de políticas podem ser utilizadas por operadores de alto nível para escrever Acordos de Nível de Serviço (Service Level Agreements – SLAs) em uma interface amigável, sem a necessidade de alterar o código implementado nos controladores. No entanto, o refinamento de políticas na nova área de pesquisa SDN tem sido um tema negligenciado, em parte, porque o refinamento não é um processo trivial. Ao utilizar SLAs, a sua tradução para políticas de baixo nível, por exemplo, regras para a configuração de elementos de comutação, não é simples. Se essa tradução não for realizada corretamente, os elementos do sistema podem não ser capaz de cumprir os requisitos implícitos especificados no SLA. Neste contexto, este trabalho apresenta ARKHAM: um avançado conjunto de ferramentas de refinamento para manipulação de acordos de nível de serviço em redes definidas por software. Este conjunto de ferramentas é composto por (i) um framework para criação de políticas que usa raciocínio lógico para a especificação de objetivos de nível de negócio e automatização de seu refinamento; (ii) um controlador OpenFlow que realiza a coleta de informações e implantação de configurações na rede; e (iii) uma representação formal de políticas de alto nível utilizando Event Calculus e aplicando raciocínio lógico para modelar tanto o comportamento do sistema quanto o processo de refinamento de políticas para o gerenciamento de SDN. Como resultado, a abordagem é capaz de identificar as necessidades e os recursos que precisam ser configurados de acordo com o refinamento do SLA, podendo assim configurar e executar com sucesso ações dinâmicas de suporte à reconfiguração de infraestrutura. / Software-Defined Networking (SDN) aims to provide a more sophisticated and accurate architecture for managing and monitoring network traffic. SDN permits centralizing part of the decision-making logic regarding flow processing and packet routing in controller devices. Despite this, the behavior of network devices and their configurations are often written for specific situations directly in the controller. This becomes an issue when there is an increase in the number of network elements, links, and services, resulting in a large amount of rules and a high overhead related to network configuration. As an alternative, techniques such as Policy- Based Management (PBM) and policy refinement can be used by high-level operators to write Service Level Agreements (SLAs) in a user-friendly interface without the need to change the code implemented in the controllers. However, policy refinement in the new research area of SDN has been a neglected topic, in part, because refinement is a nontrivial process. When using SLAs, their translation to low-level policies, e.g., rules for configuring switching elements, is not straightforward. If this translation is not performed properly, the system elements may not be able to meet the implicit requirements specified in the SLA. In this context, we introduce ARKHAM: an Advanced Refinement Toolkit for Handling Service Level Agreements in Software-Defined Networking. This work presents (i) a Policy Authoring Framework that uses logical reasoning for the specification of business-level goals and to automate their refinement; (ii) an OpenFlow controller which performs information gathering and configuration deployment; and (iii) a formal representation using event calculus that describes our solution. As a result, our approach is capable of identifying the requirements and resources that need to be configured in accordance with SLA refinement, and can successfully configure and execute dynamic actions for supporting infrastructure reconfiguration.

Redes definidas por software (Software-Defined Networking – SDN) tem como objetivo fornecer uma arquitetura mais sofisticada e precisa para gerenciar e monitorar o tráfego da rede. SDN permite centralizar parte da lógica de tomada de decisão sobre o processamento de fluxo e roteamento de pacotes em dispositivos chamados controladores. Apesar disso, o comportamento dos dispositivos de rede e suas configurações são muitas vezes escritos para situações específicas diretamente no controlador. Isto torna-se um problema quando há um aumento no número de elementos, ligações e serviços de rede, resultando numa grande quantidade de regras e uma elevada sobrecarga relacionada à configuração da rede. Como alternativa , técnicas, tais como gerenciamento baseado em políticas (Policy-Based Management – PBM) e refinamento de políticas podem ser utilizadas por operadores de alto nível para escrever Acordos de Nível de Serviço (Service Level Agreements – SLAs) em uma interface amigável, sem a necessidade de alterar o código implementado nos controladores. No entanto, o refinamento de políticas na nova área de pesquisa SDN tem sido um tema negligenciado, em parte, porque o refinamento não é um processo trivial. Ao utilizar SLAs, a sua tradução para políticas de baixo nível, por exemplo, regras para a configuração de elementos de comutação, não é simples. Se essa tradução não for realizada corretamente, os elementos do sistema podem não ser capaz de cumprir os requisitos implícitos especificados no SLA. Neste contexto, este trabalho apresenta ARKHAM: um avançado conjunto de ferramentas de refinamento para manipulação de acordos de nível de serviço em redes definidas por software. Este conjunto de ferramentas é composto por (i) um framework para criação de políticas que usa raciocínio lógico para a especificação de objetivos de nível de negócio e automatização de seu refinamento; (ii) um controlador OpenFlow que realiza a coleta de informações e implantação de configurações na rede; e (iii) uma representação formal de políticas de alto nível utilizando Event Calculus e aplicando raciocínio lógico para modelar tanto o comportamento do sistema quanto o processo de refinamento de políticas para o gerenciamento de SDN. Como resultado, a abordagem é capaz de identificar as necessidades e os recursos que precisam ser configurados de acordo com o refinamento do SLA, podendo assim configurar e executar com sucesso ações dinâmicas de suporte à reconfiguração de infraestrutura. / Software-Defined Networking (SDN) aims to provide a more sophisticated and accurate architecture for managing and monitoring network traffic. SDN permits centralizing part of the decision-making logic regarding flow processing and packet routing in controller devices. Despite this, the behavior of network devices and their configurations are often written for specific situations directly in the controller. This becomes an issue when there is an increase in the number of network elements, links, and services, resulting in a large amount of rules and a high overhead related to network configuration. As an alternative, techniques such as Policy- Based Management (PBM) and policy refinement can be used by high-level operators to write Service Level Agreements (SLAs) in a user-friendly interface without the need to change the code implemented in the controllers. However, policy refinement in the new research area of SDN has been a neglected topic, in part, because refinement is a nontrivial process. When using SLAs, their translation to low-level policies, e.g., rules for configuring switching elements, is not straightforward. If this translation is not performed properly, the system elements may not be able to meet the implicit requirements specified in the SLA. In this context, we introduce ARKHAM: an Advanced Refinement Toolkit for Handling Service Level Agreements in Software-Defined Networking. This work presents (i) a Policy Authoring Framework that uses logical reasoning for the specification of business-level goals and to automate their refinement; (ii) an OpenFlow controller which performs information gathering and configuration deployment; and (iii) a formal representation using event calculus that describes our solution. As a result, our approach is capable of identifying the requirements and resources that need to be configured in accordance with SLA refinement, and can successfully configure and execute dynamic actions for supporting infrastructure reconfiguration.