Made available in DSpace on 2014-06-12T15:58:06Z (GMT). No. of bitstreams: 2 arquivo3252_1.pdf: 2382561 bytes, checksum: c2a06bbc48d03850db39ab0f6ef2859e (MD5) license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2011 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / Este trabalho apresenta uma proposta para gerenciamento e monitoramento de redes virtuais através da adaptação do Nagios, uma ferramenta de gerência e monitoramento amplamente utilizada em datacenters por administradores de rede. Esta adaptação foi implementada através da criação de um plug-in que coleta dados relevantes de switches virtuais realizando inferências de estados de disponibilidade destes switches. Para verificação da usabilidade do plug-in, foi criada uma rede virtual utilizando o software de padrão aberto Openflow e OpenvSwitch em conjunto com o NOX, além da criação de máquinas virtuais sobre o virtualizador KVM com o auxílio da biblioteca libvirt para criação das máquinas virtuais e interfaces virtuais

Master of Science / Department of Electrical and Computer Engineering / Caterina M. Scoglio / Recently, virtualization was proposed in many scientific fields. Virtualization is widely applied in telecommunications where networks are required to be extremely flexible to meet the current and the unpredictable future requirements. The creation of a virtual network over the physical network allows the application developers to design new services provided to the users without modifying the underlay resources. The creation of a virtual network of light paths and light trees over the optical network allows the resources managers to utilize the huge optical capacity more efficiently. In this thesis, we consider the optimal topology design for the virtual networks taking into consideration traffic demands and quality of service constraints of the applications. Considered examples of virtual networks are the overlay networks at the application layer and the virtual light path and light tree networks at the optical layer. In the design of overlay topologies, the performance of the virtual networks is affected by traffic characteristic, and behavior of nodes which can be selfish or cooperative. Both the static and dynamic traffic demand scenarios are considered. The static demand scenario follows well known probability distributions, while in the dynamic traffic scenario, the traffic matrix is predicted through measurements over each link in the network. We study the problem of finding the overlay topology that minimizes a cost function which takes into account the overlay link creation cost and the routing cost. We formulate the problem as an Integer Linear Programming and propose heuristics to find near-optimal overlay topologies with a reduced complexity. Virtual optical networks are designed to support many applications. Multicast sessions are an example of the applications running over the optical network. The main objective in creating the hybrid topology, composed by light paths and light trees, is to increase number of supported multicast sessions through sharing the network resources. The problem of establishing the hybrid topology is formulated using the Integer Linear Programming. Extensive data results and analysis are performed on the generated hybrid topologies for evaluation.

The current Internet architecture presents a barrier to accommodate the vigorous arising demand for deploying new network services and applications. The next-generation architecture views the network virtualization as the gateway to overcome this limitation. Network virtualization promises to run efficiently and securely multiple dedicated virtual networks (VNs) over a shared physical infrastructure. Each VN is tailored to host a unique application based on the user’s preferences. This thesis addresses the problem of the efficient embedding of multiple VNs onto a shared substrate network (SN). The contribution of this thesis are twofold: First, a novel hierarchical SN management framework is proposed that efficiently selects the optimum VN mapping scheme for the requested VN from more than one proposed VN mapping candidates obtained in parallel. In order to accommodate the arbitrary architecture of the VNs, the proposed scheme divides the VN request into smaller subgraphs, and individually maps them on the SN using a variation of the exact subgraph matching techniques. Second, the physical resources pricing policy is introduced that is based on time-ofuse, that reflects the effect of resource congestion introduced by VN users. The preferences of the VN users are first represented through corresponding demand-utility functions that quantify the sensitivity of the applications hosted by the VNs to resource consumption and time-of-use. A novel model of time-varying VNs is presented, where users are allowed to up- or down-scale the requested resources to continuously maximize their utility while minimizing the VNs embedding cost. In contrast to existing solutions, the proposed work does not impose any limitations on the size or topology of the VN requests. Instead, the search is customized according to the VN size and the associated utility. Extensive simulations are then conducted to demonstrate the improvement achieved through the proposed work in terms of network utilization, the ratio of accepted VN requests and the SP profits.

Submitted by Caroline Xavier (caroline.xavier@pucrs.br) on 2017-06-08T18:15:48Z No. of bitstreams: 1 TES_RASHA_HASAN_COMPLETO.pdf: 5197991 bytes, checksum: bfd855e20678be1fe11d1731c4cbc317 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-06-08T18:15:48Z (GMT). No. of bitstreams: 1 TES_RASHA_HASAN_COMPLETO.pdf: 5197991 bytes, checksum: bfd855e20678be1fe11d1731c4cbc317 (MD5) Previous issue date: 2017-01-16 / Nas ?ltimas tr?s d?cadas de pesquisa em Sistemas Distribu?dos (SDs), um aspecto central discutido ? o de sincronia. Com um sistema ass?ncrono, n?o fazemos suposi??es sobre velocidades de execu??o de processos e / ou atrasos de entrega de mensagens; Com um sistema s?ncrono, fazemos suposi??es sobre esses par?metros [Sch93b]. Sincronismo em SDs impacta diretamente a complexidade e funcionalidade de algoritmos tolerantes a falhas. Uma infra-estrutura s?ncrona contribui para o desenvolvimento de sistemas mais simples e fi?veis, mas tal infra-estrutura ? muito cara e ?s vezes nem sequer vi?vel de implementar. Uma infra-estrutura totalmente ass?ncrona ? mais realista, mas alguns problemas foram mostrados como insol?veis em tal ambiente atrav?s do resultado de impossibilidade por Fischer, Lynch e Paterson [FLP85]. As limita?es tanto em ambientes totalmente s?ncronos como totalmente ass?ncronos levaram ao desenvolvimento de sistemas distribu?dos como s?ncronia parcial [CF99, Ver06]. Em um estudo de funcionalidade de sistemas distribu?dos s?ncronos parciais e de propriedades de Redes Virtuais (RVs), descobrimos que existem v?rios desafios para este tipo de sistemas que podem ser resolvidos com RVs devido ?s propriedades que a virtualiza??o traz. Por exemplo a) partilha de recursos fornecida por RVs permite diminuir o custo ao partilhar a parte s?ncrona da infra-estrutura f?sica, b) isolamento fornecido por a natureza da RVs, isso pode beneficiar os SDs coexistentes na mesma infra-estrutura f?sica que exigem certo n?vel de isolamento,c) resili?ncia garantido atrav?s do processo de aloca??o de recursos de Redes Virtuais, isso permite alocar recursos de reposi??o ao lado dos prim?rios para redes virtuais que exigem garantias de disponibilidade, por exemplo, SDs tolerantes a falhas. Em nosso trabalho, argumentamos que as RVs e um adequado processo de aloca??o de recursos das RVs oferecem um ambiente adequado para executar aplicativos distribu?dos com sincronia parcial. Isto levou ? abstra??o de um novo tipo de RVs: As Redes Virtuais com sincronia h?brida (RVSHs). Nesta tese, apresentamos a id?ia geral das Redes Virtuais com sincronia h?brida motivado pelos SDs com s?ncronia h?brida, e dividimos nosso trabalho em duas partes: a) Espa?oRVSHs propostos pelo SDs com sincronia h?brida em espa?o, e b) Tempo-RVSHs propostos pelo SDs com sincronia h?brida em tempo. No SDs com s?ncronia h?brida em espa?o, a infraestrutura ? composta de subconjuntos de componentes s?ncronos e ass?ncronos, e cada um desses subconjuntos mant?m seu status de sincronia atrav?s do tempo (i.e., os subconjuntos s?ncronos permanecem s?ncronos e os ass?ncronos permanecem ass?ncronos). No SDs com s?ncronia h?brida em tempo, a infra-estrutura ? composta de subconjuntos de n?s e la?os que podem alternar seu status de sincronia atrav?s do tempo (i.e., os componentes se comportam de forma s?ncrona durante os intervalos de tempo e de forma ass?ncrona durante outros intervalos de tempo). As principais contribui??es desta tese s?o: a) caracterizam os RVSHs em seus dois tipos Espa?o-RVSHs e Tempo-RVSHs para refletir tanto a natureza de sincronia em espa?o e em tempo; b) propor uma estrutura adequada para o processo de aloca??o de recursos para ambos Espa?o-RVSHs e Tempo-RVSHs, e c) fornecer uma avalia??o dos modelos propostos para RVSHs. / In the last three decades of research in Distributed Systems (DSs), one core aspect discussed is the one of synchrony. \Vith an asynchronous system, we make no assumptions about process execution speeds andj or message delivery delays; with a synchronous system, we do make assumptions about these parameters [Sch93b]. Synchrony in DSs impacts directly the complexity and functionality of fault-tolerant algorithms. Although a synchronous infrastructure contributes towards the development of simpler and reliable systems, yet such an infrastructure is too expensive and sometimes even not feasible to implemento On the other hand, a fully asynchronous infrastructure is more realistic, but some problems were shown to be unsolvable in such an environment through the impossibility result by Fischer, Lynch and Paterson [FLP85]. The limitations in both fully synchronous or fully asynchronous environments have led to the development of partial synchronous distributed systems [CF99, Ver06]. In a study of partial synchronous distributed systems functionality, and of Virtual Networks (VNs) properties, we found that there are several challenges for this kind of systems that can be solved with VNs due to the properties that virtualization brings. For example a) resources sharing provided by VNs allows decreasing the cost when sharing the synchronous portion of the physical infrastructure, b) isolation provided by the VNs nature can benefit the coexistent DSs on same physical infrastructure that demand certain leveI of isolation, c) resilience guaranteed through the Virtual Networks Embedding (VNE) process that allows allocating spare resources beside the primary ones for virtual networks that require availability guarantees, for example fault tolerant DSs. In our work, we argue that VNs and a suitable VN embedding process offer suitable environment for running distributed applications with partial synchrony. This has led to the abstraction of new type of VNs: The Hybrid Synchrony Virtual Networks (HSVNs). In this thesis, we introduce the general idea of Hybrid Synchrony Virtual Networks (HSVNs) motivated by the hybrid synchronous DSs, and we branch our work into two branches: a) Space-HSVNs addressed to spatial hybrid synchronous DSs, and b) TimeHSVNs addressed to the time hybrid synchronous DSs. In spatial hybrid synchronous DSs, the hybrid synchronous physical infrastructure is composed of subsets of synchronous and asynchronous components, and each of these subsets maintains its synchrony status through time (i.e., synchronous subsets remain synchronous and asynchronous ones remain asynchronous). In time hybrid synchronous DSs, the hybrid synchronous physical infrastructure is composed of subsets of nodes and links that can alternate their synchrony status through time (i.e., the components behave synchronously during time intervals, and asynchronously during other time intervals). The main contributions of this thesis are: a) characterize the HSVNs in its two types Space-HSVNs and Time-HSVNs to reflect both the synchrony space-variant and time-variant nature ofDSs; b) propose a suitable embedding framework for both Space-HSVNs and TimeHSVNs, and c) provide an evaluation of the embedding mo deIs addressed to the HSVNs.

Submitted by PPG Ci?ncia da Computa??o (ppgcc@pucrs.br) on 2018-12-12T11:28:20Z No. of bitstreams: 1 Romulo Reis de Oliveira_DIS.pdf: 1719302 bytes, checksum: 005f38fa0c94cb6b97ce5f6ad6ec70ed (MD5) / Approved for entry into archive by Sheila Dias (sheila.dias@pucrs.br) on 2018-12-14T11:26:14Z (GMT) No. of bitstreams: 1 Romulo Reis de Oliveira_DIS.pdf: 1719302 bytes, checksum: 005f38fa0c94cb6b97ce5f6ad6ec70ed (MD5) / Made available in DSpace on 2018-12-14T11:50:26Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Romulo Reis de Oliveira_DIS.pdf: 1719302 bytes, checksum: 005f38fa0c94cb6b97ce5f6ad6ec70ed (MD5) Previous issue date: 2015-04-24 / Hybrid synchrony virtual networks arose by combining network virtualization, which allows the co-existence of several virtual networks in the same shared physical substrate, providing infrastructure in a flexible and economic way, with partial synchrony network architecture, which is relevant in distributed systems in order to build reliable systems. One of the main challenges in network virtualization is the efficient mapping of virtual resources in the substrate network, since it is a NP-Hard complexity problem. When considering the synchrony of virtual and physical resources it becomes more difficult to map, making it unfeasible to calculate the optimal solution in real environments. Thus, heuristic approaches are necessary for finding semi-optimal solutions faster. In this work, four heuristics for mapping hybrid synchrony virtual networks are adapted. In order to evaluate these heuristics, two sets of experiments were executed. In the first set is compared the optimal solutions with their respective semi-optimal solutions, the results show the heuristics? efficiency are better when the virtual network requests are smaller, furthermore there were some semi-optimal solution mapping costs equivalent to the optimal solution mapping cost. The second set of experiments evaluates the heuristics performance using a physical substrate closer to real context and a larger number of virtual network requests. The results of this second set of experiments demonstrate that even with a larger number of virtual requests and a larger substrate, the solutions were computed in acceptable time. / As redes virtuais de sincronia h?brida surgiram da combina??o entre a virtualiza??o de redes, a qual permite a coexist?ncia de v?rias redes virtuais no mesmo substrato f?sico compartilhado fornecendo infraestrutura de maneira flex?vel e econ?mica, e arquitetura de redes com sincronia parcial, essa relevante em sistemas distribu?dos para construir sistemas confi?veis. Um dos principais desafios em virtualiza??o de redes ? o mapeamento eficiente dos recursos virtuais na rede de substrato, pois ? um problema de complexidade NP-Dif?cil. Ao considerar a sincronia dos recursos virtuais e f?sicos, se torna mais dif?cil efetuar esse mapeamento, inviabilizando o c?lculo da solu??o ?tima em ambientes reais. Sendo assim, abordagens heur?sticas s?o necess?rias para encontrar solu??es semi-?timas de maneira mais r?pida. Neste trabalho s?o adaptadas quatro abordagens heur?sticas para efetuar o mapeamento de redes virtuais de sincronia h?brida. Para avaliar o desempenho dessas heur?sticas foram efetuados dois conjuntos de experimentos. No primeiro conjunto de experimentos s?o comparadas as solu??es ?timas e as respectivas solu??es semi-?timas, os resultados indicaram que a efici?ncia das heur?sticas s?o melhores quando as requisi??es de redes virtuais s?o menores, al?m disso houveram alguns custos de solu??es semi-?timas equivalentes ao custo de mapeamento da solu??o ?tima. O segundo conjunto de experimento avalia o desempenho das heur?sticas utilizando um substrato de rede mais pr?ximo do contexto real e um maior n?mero de requisi??es de redes virtuais. Os resultados desse segundo experimento demonstram que mesmo com um n?mero maior de requisi??es de redes virtuais e um substrato maior, as solu??es foram calculadas em tempo aceit?vel.

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Die politische Öffnung der Welt, die Deregulierung der Märkte sowie die informationstechnischen Möglichkeiten zur Restrukturierung von Unternehmungen werden begleitet von einer zunehmenden Verbreitung entstandardisierter Beschäftigungsverhältnisse und dem Rückgang klassischer Erwerbsbiographien (vgl. Weber 2005). Sie bilden den Nährboden für die Entstehung flexibler Modelle nicht-klassischer Organisations- und Arbeitsformen. Ein Beispiel hierfür ist die zunehmende Freisetzung hoch qualifizierter freiberuflicher Wissensarbeiter, die in Branchen wie IT- und Management-Beratung oder Personal- und Organisationsentwicklung tätig sind und sich in selbstorganisierten Netzwerken zusammenschließen. Eine bessere Außendarstellung und günstigere Bedingungen zur Auftragsakquise einerseits, sowie die Möglichkeit zur Bearbeitung komplexer kurzfristig personalintensiver Projekte, zu Fortbildungen, zu beruflichem und persönlichem Austausch andererseits, sind häufig genannte Vorteile, die ein Zusammenschluss im Netzwerk bieten kann.

Made available in DSpace on 2015-10-19T11:49:44Z (GMT). No. of bitstreams: 1 gustfreire2004.pdf: 813616 bytes, checksum: 86f5b33ac9df89049239d69315302ba8 (MD5) Previous issue date: 2004-03-23 / Contemporary society is based on two pillars: information and knowledge, supported by digital technologies. It brings the necessity of a new attitude and the acquisition of new skills by the users, mainly in the process of communicating the information. This new attitudes and skills result in a search for continuous learning and in the use of intellectual technologies. This process occurs in every single level of contemporary society, involving activities such as training and capability improvement and, mainly, production and management of information. In this sense, learning virtual networks are fundamental to facilitate the communication of information in a society whose structure is becoming more and more distant of hierarchy. This digital network is presented in a new channel of communication of information: the cyberspace. In this process, professors and professionals of information are seen as facilitation agents; on the other side, in learning virtual networks, a professional of information can also be a manager of virtual environment / A sociedade contemporânea tem na informação e no conhecimento os seus pilares, sustentados pelas tecnologias digitais. Para os usuários, isto implica em novas atitudes e na aquisição de novas competências, principalmente no processo de comunicação de informação. Por sua vez, estas novas atitudes e competências resultam em uma necessidade de aprendizado contínuo e no uso de tecnologias intelectuais. Este processo ocorre em todos os níveis da sociedade, envolvendo atividades de treinamento e capacitação e, principalmente, produção e gestão de informação. Neste sentido, as redes virtuais de aprendizagem são fundamentais para facilitar a comunicação de informação em uma sociedade que se estrutura cada vez mais de forma nãohierarquizada. Estas redes digitais se apresentam em um novo canal de comunicação de informação: o ciberespaço. Nesse processo, os professores e profissionais de informação são vistos como facilitadores, sendo que o profissional da informação pode atuar também como um gestor de redes de comunicação da informação em ambiente virtual

O objetivo desta dissertação é avaliar o desempenho de ambientes virtuais de roteamento construídos sobre máquinas x86 e dispositivos de rede existentes na Internet atual. Entre as plataformas de virtualização mais utilizadas, deseja-se identificar quem melhor atende aos requisitos de um ambiente virtual de roteamento para permitir a programação do núcleo de redes de produção. As plataformas de virtualização Xen e KVM foram instaladas em servidores x86 modernos de grande capacidade, e comparadas quanto a eficiência, flexibilidade e capacidade de isolamento entre as redes, que são os requisitos para o bom desempenho de uma rede virtual. Os resultados obtidos nos testes mostram que, apesar de ser uma plataforma de virtualização completa, o KVM possui desempenho melhor que o do Xen no encaminhamento e roteamento de pacotes, quando o VIRTIO é utilizado. Além disso, apenas o Xen apresentou problemas de isolamento entre redes virtuais. Também avaliamos o efeito da arquitetura NUMA, muito comum em servidores x86 modernos, sobre o desempenho das VMs quando muita memória e núcleos de processamento são alocados nelas. A análise dos resultados mostra que o desempenho das operações de Entrada e Saída (E/S) de rede pode ser comprometido, caso as quantidades de memória e CPU virtuais alocadas para a VM não respeitem o tamanho dos nós NUMA existentes no hardware. Por último, estudamos o OpenFlow. Ele permite que redes sejam segmentadas em roteadores, comutadores e em máquinas x86 para que ambientes virtuais de roteamento com lógicas de encaminhamento diferentes possam ser criados. Verificamos que ao ser instalado com o Xen e com o KVM, ele possibilita a migração de redes virtuais entre diferentes nós físicos, sem que ocorram interrupções nos fluxos de dados, além de permitir que o desempenho do encaminhamento de pacotes nas redes virtuais criadas seja aumentado. Assim, foi possível programar o núcleo da rede para implementar alternativas ao protocolo IP. / The aim of this work is to evaluate the performance of routing virtual environments built on x86 machines and network devices existing on the Internet today. Among the most widely used virtualization platforms, we want to identify which best meets the requirements of a virtual routing to allow programming of the core production networks. Virtualization platforms Xen and KVM were installed on modern large capacity x86 machines, and they were compared for efficiency, flexibility and isolation between networks, which are the requirements for good performance of a virtual network. The tests results show that, despite being a full virtualization platform, KVM has better performance than Xen in forwarding and routing packets when the VIRTIO is used. Furthermore, only Xen had isolation problems between networks. We also evaluate the effect of the NUMA architecture, very common in modern x86 servers, on the performance of VMs when lots of memory and processor cores are allocated to them. The results show that Input and Output (I/O) network performance can be compromised whether the amounts of virtual memory and CPU allocated to VM do not respect the size of the existing hardware NUMA nodes. Finally, we study the OpenFlow. It allows slicing networks into routers, switches and x86 machines to create virtual environments with different routing forwarding rules. We found that, when installed with Xen and KVM, it enables the migration of virtual networks among different physical nodes, without interruptions in the data streams, and allows to increase the performance of packet forwarding in the virtual networks created. Thus, it was possible to program the core network to implement alternatives to IP protocol.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:05:31Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2017.pdf: 2776743 bytes, checksum: cc39daf3470ef4356480296d650d108c (MD5) Previous issue date: 2007-11-26 / Regarding new computational and networking requisites such as wireless networks, mutihoming interfaces, load-balancing mechanisms and several other middleboxes [1] present today, these facts, allied to the static and conservative nature of the Internet and its sheer size turn the capability to correct these problems an almost impossible attempt, as it demands structural changes. In the Internet inception, in the late 70th, neither mobility nor multihoming where foreseen in its original intents. In this sense, the proposition of a novel naming architecture for the Internet to identify univocally services and data, irrespective to its node characteristics, would have an acute changing effect and will allow its elements to be precisely represented and authenticated. In order to achieve these purposes, the use of Virtual Networks was considered as it allows the incremental introduction of new technologies, protocols and applications being itself a more viable alternative when compared to several failed attempts to introduce new structural changes to the Internet [2; 3]. A proposal for a taxonomy for Virtual Networks was described here as a result of a site survey that was conducted to function as subject to this architecture proposition. Besides, a literature investigation of related projects followed by a network testbed of several protocols originated the proposition of a Layered Naming Architecture for the Internet using Virtual Networks. / Face a vários novos requisitos de comunicação demandados por equipamentos em desenvolvimento constante, tais como computadores móveis portadores de múltiplas interfaces comunicantes, devido à inserção de diversos middleboxes [1], o modelo arquitetural TCP/IP necessita ser aprimorado para suportar novas tecnologias e protocolos. Originalmente, quando a Internet foi projetada, no final dos anos 70 nem mobilidade nem multihoming (i.e. equipamento com diversas conectividades físicas simultâneas) foram considerados. Pela proposição de uma nova arquitetura de nomeação para a Internet, que seja capaz de identificar univocamente qualquer entidade comunicante, bem como proporcionar suporte às tecnologias já extensamente utilizadas, este trabalho objetivou promover a mobilidade e o suporte a diversos middleboxes para a Internet, principalmente no que diz respeito à identificação e à autenticação de nós e objetos (i.e. serviços, dados e usuários). Almejando atingir tal objetivo utilizou-se a tecnologia de Redes Virtuais, que permite uma adesão incremental de suas funcionalidades, protocolos e aplicações. Esta abordagem não representa, portanto, um modelo cujas mudanças à arquitetura da Internet causam-lhe transformações estruturais, diferentemente de outras propostas que abordaram este problema desta forma sem sucesso [2; 3]. Para tanto, uma taxonomia de Redes Virtuais foi proposta e avaliada por um estudo de caso que compreendeu a sua aplicação prática. Além disso, realizou-se uma análise de bancada de redes de diversos protocolos e o estudo das propostas da literatura associada. Tais realizações culminaram na proposta de uma Arquitetura de Nomeação para a Internet utilizando Redes Virtuais Overlay.