Orientador: Ailton Akira Shinoda / Resumo: O consumo de energia no setor de Tecnologia da Informação e Comunicação (TIC) tem crescido exponencialmente nos últimos anos, em virtude da quantidade crescente de equipamentos para armazenamento e processamento de dados. O paradigma de Redes Definidas por Software (do inglês, Software-Defined Networking - SDN) e a arquitetura OpenFlow estão permitindo uma nova gama de aplicações e serviços para redes. A presente tese apresenta um estudo que aplica tecnologias SDN em um ambiente virtualizado com a federação GENI (Global Environment for Network Innovation). Neste trabalho foi desenvolvido um módulo no controlador Floodlight intitulado como Módulo Economia de Energia que emprega um algoritmo denominado MiNet (Mínima Rede) para a construção da Árvore de Extensão Mínima (do inglês, Minimum Spanning Tree - MST) sobre os componentes de comutação em redes. Este estudo apresenta três simulações em duas topologias de rede Fat Tree, sendo, uma com dez (FatTree10) e outra com vinte switches (FatTree20). Na primeira simulação foi realizada sem o módulo com a configuração padrão do controlador Floodlight para servir de comparação com os resultados de desempenho obtidos nas outras duas simulações. Já a segunda, com o Módulo Economia de Energia incluído no controlador, foi avaliada quanto aos custos iniciais nas ligações entre os switches. Na terceira, os custos nas ligações dos switches foram alterados para evidenciar que o Módulo Economia de Energia é capaz de recalcular uma nova Árvore d... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Doutor

O projeto de mecanismos flexíveis e eficientes para o posicionamento e encadeamento de funções virtualizadas de rede (VNFs) é essencial para o sucesso de Virtualização de Funções de Rede (Network Function Virtualization, NFV). A maioria das soluções existentes, no entanto, considera custos fixos (e imutáveis) de processamento de fluxos e de largura de banda ao posicionar as VNFs em Pontos de Presença da Rede (N-PoPs). Essa limitação torna-se crítica em redes NFV com fluxos cujos comportamentos são altamente dinâmicos e nas quais os requisitos de processamento e os recursos disponíveis nos NPoPs mudam constantemente. Para preencher essa lacuna, propõe-se o NFV-PEAR, uma plataforma para o posicionamento e encadeamento adaptativo de VNFs. O NFV-PEAR visa (re)organizar periodicamente os posicionamentos e encadeamentos de VNFs previamente determinados, objetivando-se manter um desempenho fim-a-fim aceitável mesmo durante flutuações nos custos de processamento e nos requisitos dos fluxos. Paralelamente, busca-se minimizar as mudanças na rede (por exemplo, a realocação de VNFs ou de fluxos) realizadas para cumprir esse objetivo. Os resultados obtidos, a partir de uma avaliação experimental, mostram que o NFV-PEAR tem potencial para reduzir significativamente o número de mudanças na rede necessárias para assegurar o desempenho fim-a-fim esperado para os fluxos, garantindo assim o funcionamento estável dos serviços. / The design of flexible and efficient mechanisms for proper placement and chaining of virtual network functions (VNFs) is key for the success of Network Function Virtualization (NFV). Most state-of-the-art solutions, however, consider fixed (and immutable) flow processing and bandwidth requirements when placing VNFs in the Network Points of Presence (N-PoPs). This limitation becomes critical in NFV-enabled networks having highly dynamic flow behavior, and in which flow processing requirements and available N-PoP resources change constantly. To bridge this gap, we present NFV-PEAR, a platform for adaptive VNF placement and chaining. In NFV-PEAR, network operators may periodically (re)arrange previously determined placement and chaining of VNFs, with the goal of maintaining acceptable end-to-end flow performance despite fluctuations of flow processing costs and requirements. In parallel, NFV-PEAR seeks to minimize network changes (e.g., reallocation of VNFs or network flows). The results obtained from an experimental evaluation provide evidence that NFV-PEAR has potential to deliver more stable operation of network services, while significantly reducing the number of network changes required to ensure end-to-end flow performance.

Algumas palavras e definições comumente utilizadas quando se está falando de Software-Defined Networking, como programabilidade, flexibilidade, ou gerenciamento centralizado, parecem muito apropriadas ao contexto de um outro paradigma de rede: Internet of Things. Em redes domésticas já não é incomum a existência de dispositivos projetados para segurança, climatização, iluminação, monitoramento de saúde e algumas formas de automação que diferem entre si em diversos aspectos, como no modo de operar e de se comunicar. Lidar com este tipo de cenário, que pode diferir bastante daquilo que estamos acostumados na gerência de redes e serviços, fazendo uso dos recursos tradicionais como ferramentas e protocolos bem estabelecidos, pode ser difícil e, em alguns casos, inviável. Com o objetivo de possibilitar o monitoramento remoto de pacientes com doenças crônicas através de dispositivos de healthcare disponíveis no mercado, uma proposta de middleware foi desenvolvida em um projeto de pesquisa para contornar as limitações relacionadas à interoperabilidade, coleta de dados, gerência, segurança e privacidade encontradas nos dispositivos utilizados. O middleware foi projetado com o intuito de executar em access points instalados na casa dos pacientes. Contudo, as limitações de hardware e software do access point utilizado refletem no desenvolvimento, pois restringem o uso de linguagens de programação e recursos que poderiam agilizar e facilitar a implementação dos módulos e dos mecanismos necessários. Os contratempos encontrados no desenvolvimento motivaram a busca por alternativas, o que resultou na refatoração do middleware através de Software-Defined Networking, baseando-se em trabalhos que exploram o uso desse paradigma em redes domésticas. O objetivo deste trabalho é verificar a viabilidade da utilização de Software-Defined Networking no contexto de Internet of Things, mais especificamente, aplicado ao serviço de monitoramento de pacientes da proposta anterior e explorar os possíveis benefícios resultantes. Com a refatoração, a maior parte da carga de serviços da rede e do monitoramento foi distribuída entre servidores remotos dedicados, com isso os desenvolvedores podem ir além das restrições do access point e fazer uso de recursos antes não disponíveis, o que potencializa um processo de desenvolvimento mais ágil e com funcionalidades mais complexas, ampliando as possibilidades do serviço. Adicionalmente, a utilização de Software-Defined Networking proporcionou a entrega de mais de um serviço através de um único access point, escalabilidade e autonomia no gerenciamento das redes e dos dispositivos e na implantação de serviços, fazendo uso de recursos do protocolo OpenFlow, e a cooperação entre dispositivos e serviços a fim de se criar uma representação digital mais ampla do ambiente monitorado. / Some words and definitions usually employed when talking about Software-Defined Networking such as programmability, frexibility, or centralized management sound very appropriate to the context of another network paradigm: Internet of Things. The presence of devices designed for security, air conditioning, lighting, health monitoring and some other automation resources have become common in home networks; those devices may be different in many ways, such as the way they operate and communicate, between others. Dealing with this kind of scenario may differ in many ways from what we are familiar regarding networking and services management; the use of traditional management tools and protocols may be hard or even unfeasible. Aiming to enable the health monitoring of patients with chronical illnesses through using off-the-shelf healthcare devices a middleware proposal was developed in a research project to circumvent interoperability, data collecting, management, security and privacy issues found in employed devices. The middleware was designed to run on access points in the homes of the patients. Although hardware and software limitations of the used access points reflect on the development process, because they restrict the use of programming languages and resources that could be employed to expedite the implementation of necessary modules and features. Development related mishaps have motivated the search for alternatives resulting in the middleware refactoring through Software-Defined Networking, based on previous works where that paradigm is used in home networks. This work aims to verify the feasability of the employment of Software- Defined Networking in the Internet of Things context, and its resulting benefits; specifically in the health monitoring of chronic patients service from the previous proposal. After refactoring most of the network and services load was distributed among remote dedicated servers allowing developers to go beyond the limitations imposed by access points constraints, and to make use of resources not available before enabling agility to the development process; it also enables the development of more complex features expanding services possibilities. Additionally Software-Defined Networking employment provides benefits such as the delivering of more than only one service through the same access point; scalability and autonomy to the network and devices monitoring, as to the service deployment through the use of OpenFlow resources; and devices and services cooperation enabling the built of a wider digital representation of the monitored environment.

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) é um paradigma emergente que sem dúvida facilita a inovação e simplifica o gerenciamento da rede. SDN provém esses recursos baseado em quatro princípios fundamentais: (i) os planos de controle e encaminhamento da rede são claramente desacoplados, (ii) as decisões de encaminhamento são baseadas em fluxo ao invés de baseadas em destino, (iii) a lógica de encaminhamento é abstraída do hardware para uma camada de software e (iv) um elemento, chamado controlador, é introduzido para coordenar as decisões de encaminhamento. Atualmente muito se tem discutido acerca do uso de SDN em benefício do gerenciamento de redes – onde SDN é considerado uma ferramenta de gerenciamento –, ao invés de se discutir quais são os novos desafios de gerenciamento que esse paradigma introduz. No contexto de SDN, atividades de gerenciamento como monitoramento, visualização e configuração podem ser consideravelmente diferentes das mesmas realizadas em redes tradicionais, merecendo a devida atenção. Por exemplo, um controlador SDN pode ser customizado por administradores de rede de acordo com suas necessidades. Essas customizações podem impactar em consumo de recursos e desempenho no encaminhamento de tráfego. Tal impacto é difícil de se avaliar porque solucões de gerenciamento de redes tradicionais nao foram projetadas para lidar com o contexto de SDN. Como consequencia, uma solução de gerenciamento de SDN deve ser capaz de ajudar o administrador a entender e controlar como o comportamento do controlador SDN afeta a rede. Considerando esse contexto, nós inicialmente desenvolvemos uma análise do tráfego de controle em SDN visando melhor entender o impacto da comunicação entre controlador e dispositivos de encaminhamento. Em seguida, nós propomos uma abordagem interativa para gerenciamento de SDN através do monitoramento, visualização e configuração da rede incluindo o administrador em um ciclo de atividades de gerenciamento, onde metricas específicas de SDN são monitoradas, processadas e mostradas em visualizações interativas. Assim, o administrador da rede é capaz de configurar/ reconfigurar parâmetros de SDN de acordo com seu/sua necessidade. Para demonstrar a viabilidade da nossa abordagem, nós desenvolvemos um protótipo chamado SDN Interactive Manager. Os resultados obtidos através do protótipo apresentaram que a nossa abordagem é capaz de auxiliar o administrador a melhor entender o impacto da configuração de parâmetros relativos a SDN no desempenho da rede como um todo. / Software-Defined Networking (SDN) is an emerging paradigm that arguably facilitates network innovation and simplifies network management. SDN enables these features based on four fundamental principles: (i) network control and forwarding planes are clearly decoupled, (ii) forwarding decisions are flow-based instead of destination-based, (iii) the network forwarding logic is abstracted from a hardware to a programmable software layer, and (iv) an element, called controller, is introduced to coordinate network-wide forwarding decisions. Nowadays, much has been discussed about using SDN principles to improve network management – where SDN is taken as a management tool –, instead of discussing which are the new management challenges that this network paradigm introduces. In the context of SDN, management activities, such as monitoring, visualization, and configuration can be considerably different from traditional networks, thus deserving proper attention. For example, an SDN controller can be customized by network administrators according to their needs. Such customizations might pose an impact on resource consumption and traffic forwarding performance, which is difficult to assess because traditional network management solutions were not designed to cope with the context of SDN. As a consequence, an SDN-tailored management solution must be able to help the administrator to understand and control how the SDN controller behavior affects the network. Considering this context, we initially performed an analysis of control traffic in SDN aiming to better understand the impact of the communication between the controller and forwarding devices. Afterwards, we propose an interactive approach to SDN management through monitoring, visualization, and configuration that includes the administrator in the management loop, where SDN-specific metrics are monitored, processed, and displayed in interactive visualizations. Thus, the administrator is able to make decisions and configure/reconfigure SDN-related parameters according to his/her needs. To show the feasibility of our approach a prototype has been developed, called SDN Interactive Manager. The results obtained with this prototype show that our approach can help the administrator to better understand the impact of configuring SDN-related parameters on the overall network performance.

Redes Definidas por Software (Software-Defined Networking – SDN) é um paradigma emergente que sem dúvida facilita a inovação e simplifica o gerenciamento da rede. SDN provém esses recursos baseado em quatro princípios fundamentais: (i) os planos de controle e encaminhamento da rede são claramente desacoplados, (ii) as decisões de encaminhamento são baseadas em fluxo ao invés de baseadas em destino, (iii) a lógica de encaminhamento é abstraída do hardware para uma camada de software e (iv) um elemento, chamado controlador, é introduzido para coordenar as decisões de encaminhamento. Atualmente muito se tem discutido acerca do uso de SDN em benefício do gerenciamento de redes – onde SDN é considerado uma ferramenta de gerenciamento –, ao invés de se discutir quais são os novos desafios de gerenciamento que esse paradigma introduz. No contexto de SDN, atividades de gerenciamento como monitoramento, visualização e configuração podem ser consideravelmente diferentes das mesmas realizadas em redes tradicionais, merecendo a devida atenção. Por exemplo, um controlador SDN pode ser customizado por administradores de rede de acordo com suas necessidades. Essas customizações podem impactar em consumo de recursos e desempenho no encaminhamento de tráfego. Tal impacto é difícil de se avaliar porque solucões de gerenciamento de redes tradicionais nao foram projetadas para lidar com o contexto de SDN. Como consequencia, uma solução de gerenciamento de SDN deve ser capaz de ajudar o administrador a entender e controlar como o comportamento do controlador SDN afeta a rede. Considerando esse contexto, nós inicialmente desenvolvemos uma análise do tráfego de controle em SDN visando melhor entender o impacto da comunicação entre controlador e dispositivos de encaminhamento. Em seguida, nós propomos uma abordagem interativa para gerenciamento de SDN através do monitoramento, visualização e configuração da rede incluindo o administrador em um ciclo de atividades de gerenciamento, onde metricas específicas de SDN são monitoradas, processadas e mostradas em visualizações interativas. Assim, o administrador da rede é capaz de configurar/ reconfigurar parâmetros de SDN de acordo com seu/sua necessidade. Para demonstrar a viabilidade da nossa abordagem, nós desenvolvemos um protótipo chamado SDN Interactive Manager. Os resultados obtidos através do protótipo apresentaram que a nossa abordagem é capaz de auxiliar o administrador a melhor entender o impacto da configuração de parâmetros relativos a SDN no desempenho da rede como um todo. / Software-Defined Networking (SDN) is an emerging paradigm that arguably facilitates network innovation and simplifies network management. SDN enables these features based on four fundamental principles: (i) network control and forwarding planes are clearly decoupled, (ii) forwarding decisions are flow-based instead of destination-based, (iii) the network forwarding logic is abstracted from a hardware to a programmable software layer, and (iv) an element, called controller, is introduced to coordinate network-wide forwarding decisions. Nowadays, much has been discussed about using SDN principles to improve network management – where SDN is taken as a management tool –, instead of discussing which are the new management challenges that this network paradigm introduces. In the context of SDN, management activities, such as monitoring, visualization, and configuration can be considerably different from traditional networks, thus deserving proper attention. For example, an SDN controller can be customized by network administrators according to their needs. Such customizations might pose an impact on resource consumption and traffic forwarding performance, which is difficult to assess because traditional network management solutions were not designed to cope with the context of SDN. As a consequence, an SDN-tailored management solution must be able to help the administrator to understand and control how the SDN controller behavior affects the network. Considering this context, we initially performed an analysis of control traffic in SDN aiming to better understand the impact of the communication between the controller and forwarding devices. Afterwards, we propose an interactive approach to SDN management through monitoring, visualization, and configuration that includes the administrator in the management loop, where SDN-specific metrics are monitored, processed, and displayed in interactive visualizations. Thus, the administrator is able to make decisions and configure/reconfigure SDN-related parameters according to his/her needs. To show the feasibility of our approach a prototype has been developed, called SDN Interactive Manager. The results obtained with this prototype show that our approach can help the administrator to better understand the impact of configuring SDN-related parameters on the overall network performance.

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.

Made available in DSpace on 2015-04-11T14:02:49Z (GMT). No. of bitstreams: 1 paulo cesar.pdf: 2356898 bytes, checksum: 3103951fb7cb8f61e3fd1e03b8817b22 (MD5) Previous issue date: 2013-07-30 / CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Software-Defined Network (SDN) is a new paradigm that allows the development of innovative network management applications and provides a new way to look for the resolution of problems which exist throughout the Internet today. In order to simplify the task of managing the network most of SDN architectures uses a centralized network management approach. However, such approach raises, among other problems, the issue of a single point of failure, that can compromise the proper functioning of the network. A proven method to achieve a higher level of network resilience is to use a replication technique. The aim of this work is to investigate: (1) how different replication techniques relate to each other, (2) how each one performs on the task of providing resilience to a SDN, and (3) which technique is the most suitable for different scenarios. Replication techniques are mainly classified in two types: passive and active replication.This work is one of the first to address this issue. For the purpose of proof-of-concept, the replication mechanisms implemented work for networks with one switch enabled for SDN protocol. Our results show that replication is a suitable way to increase resilience in a SDN and to build these services for networks using SDN is straightforward and much less complex. / Redes definidas por software (Software Defined Networking ou SDN) é um novo paradigma para o desenvolvimento de aplicações inovadoras de gestão de redes e uma nova forma de olhar para a resolução de muitos problemas que existem em toda a Internet hoje. A arquitetura mais popular para a implantação deste paradigma é o gerenciamento de rede centralizado, uma vez que o seu uso permite simplificar a tarefa complexa e difícil de controlar os serviços de uma rede. Um dos problemas levantados pela abordagem de controle centralizado e amplamente discutido na literatura é a questão de falha em um único ponto da rede, que pode comprometer negativamente o funcionamento de toda ela. Um método comprovado para alcançar um maior nível de tolerância a falhas é a utilização da técnica de replicação. O objetivo deste trabalho é dividido em três partes: (1) comparar diferentes técnicas de replicação, (2) verificar como cada uma desempenha a tarefa de proporcionar resiliência a uma SDN, e (3) investigar qual técnica é a mais adequada para diferentes cenários. Técnicas de replicação são principalmente classificadas em dois tipos: de replicação passiva e ativa. Este trabalho é um dos primeiros a tratar este problema. Para fins de prova-de-conceito, os mecanismos de replicação implementados funcionam para redes com um switch habilitado para o protocolo SDN. Nossos resultados mostram que a replicação é uma forma adequada para aumentar a resiliência em uma SDN e construir estes serviços para redes utilizando SDN é muito menos complexo e simples.

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.

Information and Communication Technology (ICT) is a catalyst for economic development and has been seen to provide new business opportunities and a source of competitive advantage. The acute ICT skills gap in South Africa is widely acknowledged. Such a shortage has cost the South African economy dearly, resulting in the government adopting a multi-pronged approach to the problem. The various interventions have yielded limited success leaving room for other players to contribute to the solution. The Cisco Academy programme, executed through the establishment of Cisco Academies in educational institutions, is a professional education programme focused on the provision of computer networking skills and other basic information technology technical skills. Its comprehensive approach has seen it playing a complementary role to those of the government and other stakeholders. This study focused on the factors that affect Cisco Academy performance. The primary objective was to improve the academic performance of the Cisco Academies in South Africa. More specifically the study assessed the effect of instructor quality, use of technology tools, multi-culture needs, motivation, supporting infrastructure and accessibility on academy performance. The sample consisted of 166 respondents from five Cisco Academies in South Africa. Techniques such as multiple regression analysis, two sample t-tests and analysis of variance were employed on the empirical data. It was established that instructor quality and use of technology tools were the significant determinants of academy performance. It was also established that the Cisco Academy programme is making a significant contribution towards addressing the ICT skills shortage. A number of recommendations are made for the government, Cisco Academies and Cisco systems itself. Recommendations for future research are also provided.