Emerging Software Defined Networking (SDN) technology has provided excellent flexibility to large-scale networks in terms of control, management, security, and maintenance. On the other hand, recent years witnessed a tremendous growth of the critical infrastructure networks, namely the Smart-Grid, in terms of its underlying communication infrastructure. Such large local networks requires significant effort in terms of network management and security. We explore the potential utilization of the SDN technology over the Smart Grid communication architecture. Specifically, we introduce three novel SDN deployment scenarios in local networks of Smart Grid. Moreover, we also investigate the pertinent security aspects with each deployment scenario along with possible solutions. On the other hand, we conducted experiments by using actual Smart Grid communication data to assess the recovery performance of the proposed SDN-based system. The results show that SDN is a viable technology for the Smart Grid communications with almost negligible delays in switching to backup wireless links.

Software Defined Networks (SDN) constitute the new communication paradigm ofprogrammable computer networks. By decoupling the control and date plane the networkmanagement is easier and more flexible. However, the new architecture is vulnerable to anumber of security threats, which are able to harm the network. Network monitoringsystems are pivotal in order to protect the network. To this end, the evaluation of a networkmonitoring system is crucial before the deployment of it in the real environment. Networksimulators are the complementary part of the process as they are necessary during theevaluation of the new system’s performance at the design time. This work focuses on providing a complete simulation framework which is able to(i) support SDN architectures and the OpenFlow protocol, (ii) reproduce the impact ofcyber and physical attacks against the network and (iii) provide detection and mitigationtechniques to address Denial-of-Service (DoS) attacks. The performance of the designedmonitoring system will be evaluated in terms of accuracy, reactiveness and effectiveness.The work is an extension of INET framework of OMNeT++ network simulator. / Software Defined Networks (SDN) utgör den nya kommunikationsmodellen av programmerbara datornätverk. Genom separation av kontroll- och dataplanet blir administrativ hantering av datornätverk enklare och flexiblare. Arkitekturen öppnar emellertid upp nya säkerthets hot, övervakningssystem är därför väsentliga för att skydda datornätverk. Till följd av detta är utvärdering av övervakningssystem kritiskt innan driftsättning i produktionsmiljö. Nätverkssimulatorer är den kompletterande delen i processen då de är nödvändiga för utvärdering av systemets prestanda under design fasen. Detta arbete fokuserar på att tillföra ett komplettet simulations ramverk vilket är kapabelet till; (i) ge stöd för SDN arkitekturer och OpenFlow protokollet, (ii) reproducera skadegörelsen av cyber- och fysiska attacker mot datornäterk och (iii) förse sätt att upptäcka och mildra Denial-of-Service (DoS) attacker. Prestanda av det designade övervakningssystemet är utvärderat i form av exakthet, responstid och effektivitet. Arbetet är en utvidgning av INET ramverket, som är del av OMNeT++ network simulator.

This master's thesis deals with the design of software controlled hardware acceleration system for high-speed networks. The main goal is to provide easy access to acceleration for various network security and monitoring applications. The proposed system is designed for 100 Gbps networks. It enables high-speed processing on an FPGA card together with flexible software control. The combination of hardware speed and software flexibility allows easy creation of complex high-performance network applications.  Achievable performance improvement of three chosen monitoring and security applications is shown using simulation model of the designed system.

Tato disertační práce se zabývá návrhem nového způsobu softwarově řízené (definované) hardwarové akcelerace pro moderní vysokorychlostní počítačové sítě. Hlavním cílem práce je formulace obecného, flexibilního a jednoduše použitelného konceptu akcelerace použitelného pro různé bezpečnostní a monitorovací aplikace, který by umožnil jejich reálné nasazení ve 100 Gb/s a rychlejších sítích. Disertační práce začíná rozborem aktuálního stavu poznání v oborech síťového monitorování, bezpečnosti a způsobů akcelerace zpracování vysokorychlostních síťových dat. Na základě tohoto rozboru je formulován a navržen zcela nový koncept s názvem Softwarově definované monitorování (SDM). Klíčová funkcionalita uvedeného konceptu je postavená na hardwarově akcelerované, aplikačně specifické (řízené), na tocích založené, informované redukci a distribuci zachycených síťových dat. Toto je zajištěno spojením vysokorychlostního hardwarového zpracování s flexibilním softwarovým řízením, které tak společně umožňují jednoduchou tvorbu různých komplexních a vysoce výkonných síťových aplikací. Pokročilé optimalizace a vylepšení základního SDM konceptu a jeho vybraných komponent jsou v práci též zkoumány, což vede k návrhu zcela unikátní a obecně použitelné FPGA architektury modulárního analyzátoru hlaviček paketů a vysoce výkonného klasifikátoru paketů založeného na kukaččím hashovaní. Nakonec je vytvořen vysokorychlostní SDM prototyp postavený nad FPGA akcelerační síťovou kartou, který je podrobně ověřen v podmínkách nasazení do reálných sítí. Jsou změřeny a diskutovány dosažitelné zlepšení výkonností v několika vybraných monitorovacích a bezpečnostních případech užití. Vytvořený SDM prototyp je rovněž nasazen v produkčním monitorování reálné páteřní sítě sdružení Cesnet a byl komercializován společností Netcope Technologies.

No description available.