A demanda de eficiência no gerenciamento das redes aumenta atualmente devido ao rápido desenvolvimento da computação em nuvem e a implantação em grande escala de centros de dados. O controle da infraestrutura deve ser capaz de classificar os diversos tipos de tráfego para aplicações diferentes, e prover o atendimento adequado no menor tempo possível. Porém, devido ao dinamismo da rede, nem sempre podem ser garantidos os requisitos mínimos necessários na Internet. Os mecanismos propostos para a engenharia de tráfego até hoje, são baseados em arquiteturas inflexíveis com a camada de controle e dados fortemente integrados. Isto dificulta um atendimento diferenciado adaptável aos diversos padrões de tráfego das aplicações modernas. Para enfrentar os problemas de flexibilidade das redes tradicionais, as Redes Definidas por Software, apresentam um paradigma inovador que separa as camadas de controle e encaminhamento de pacotes de forma a garantir a utilização eficiente dos recursos disponíveis, e ao mesmo tempo maior flexibilidade de implementação. Este paradigma permite conhecer o estado da rede e a sua topologia em tempo real, o que faz possível a reconfiguração de rotas e alocação de recursos de forma dinâmica. Esta dissertação apresenta um framework para engenharia de tráfego em SDN que utiliza a teoria matemática Network Calculus como ferramenta para subsidiar a caracterização e o policiamento de fluxos de pacotes. Através desta teoria, as decisões de encaminhamento e a distribuição do tráfego são baseadas não só por valores obtidos monitorando a rede, como também por projeções determinísticas que descrevem o comportamento do tráfego. Os resultados obtidos nos experimentos, comprovaram a eficiência no balanceamento de carga da rede em termos de atraso, demonstrando ganhos em termos de vazão do sistema e possibilitando a diminuição da porcentagem de perda de pacotes dos fluxos trafegados. O framework proposto visa contribuir na solução dos desafios relacionados a se estabelecer Engenharia de Tráfego para SDN com a especificação de mecanismos de gerenciamento adaptáveis as mudanças topológicas da rede, as diferentes características dos fluxos e que sejam capazes de distribuir de forma equilibrada o tráfego na rede. / The demand for network management efficiency is currently boosted by the rapid development of cloud computing and the large-scale deployment of data centers. Infrastructure control should be able to classify the various types of traffic for different applications, and provide adequate service in the shortest time possible. However, due to the dynamism of the network, the necessary minimum requirements on the Internet can not always be guaranteed. The proposed mechanisms for traffic engineering to date are based on inflexible architectures with the control and data layer strongly integrated. This hinders a differentiated service adaptable to the different traffic patterns of modern applications. To address the flexibility problems of traditional networks, Software Defined Networks presents an innovative paradigm that separates packet control and datapath layers to ensure the ecient use of available resources while providing greater deployment flexibility. This paradigm allows to know the state of the network and its topology in real time, which makes it possible to reconfigure routes and allocate resources dynamically. This work presents a framework for SDN traffic engineering that uses the mathematical theory Network Calculus as a tool to subsidize the characterization and policing of packet flows. Through this theory, routing decisions and traffic distribution are based not only on values obtained by monitoring the network, but also on deterministic projections of traffic behavior. The results obtained in the experiments, proved the efficiency in the load balancing of the network based on flow delay, demonstrating gains in terms of total system throughput and enabling the reduction of the percentage of packet loss of the traffic flows. The framework proposed aims to contribute to the solution of the challenges related to establishing Traffic Engineering for SDN with specification of management mechanisms, adaptables to the topological changes of the network, the different characteristics of the flows and capable of distribute in a balanced way the traffic in the network.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:usp.br/oai:teses.usp.br:tde-20102017-091204 |
| Date | 29 May 2017 |
| Creators | Hernández, Michael Pietro |
| Contributors | Silveira, Regina Melo |
| Publisher | Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP |
| Source Sets | Universidade de São Paulo |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | Dissertação de Mestrado |
| Format | application/pdf |
| Rights | Liberar o conteúdo para acesso público. |
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