Plataformas para desenvolvimento de Arquitecturas para a Internet do Futuro Márcio Melo João Nogueira, Ricardo Matos, Susana Sargento,

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1 Plataformas para desenvolvimento de Arquitecturas para a Internet do Futuro Márcio Melo (marciomelo@ua.pt) João Nogueira, Ricardo Matos, Susana Sargento, Jorge Carapinha Ciência 2010 – Encontro com a Ciência e Tecnologia em Portugal Sessão 1B. Tecnologias para a Internet do Futuro

2 Ontem 2 Plataformas para desenvolvimento de Arquitecturas para Internet do Futuro 04 Julho 2010, Encontro com a Ciência e Tecnologia em Portugal

3 Hoje 3 Plataformas para desenvolvimento de Arquitecturas para Internet do Futuro 04 Julho 2010, Encontro com a Ciência e Tecnologia em Portugal

4 Amanhã Contexto Centrada no Utilizador IP Sem fios Com fios Óptica Centrada na Informação Sensores Centrada na Máquina Nuvem 4 Centrada em todo o lado Auto Gerida Auto Controlada Auto Segura Virtual Auto Adaptada Real Única Nova Homogénea Heterogénea Diferente Evolução Revolução Plataformas para desenvolvimento de Arquitecturas para Internet do Futuro 04 Julho 2010, Encontro com a Ciência e Tecnologia em Portugal

5 Motivação Muitas funcionalidades ainda não estão completamente resolvidas (de raiz): – Orientação no utilizador – Suporte de informação de contexto – utilizador, rede, ambiente – Mobilidade de redes, serviços e terminais (endereço localização e identificação) Suporte de QoS e acordos dinâmicos para comunicação transparente entre operadores (SLAs) – Segurança e privacidade Plataformas para desenvolvimento de Arquitecturas para Internet do Futuro 04 Julho 2010, Encontro com a Ciência e Tecnologia em Portugal 5

6 Motivação Suporte de eficiência de energia Service-aware Fiabilidade e robustez Gestão automatizada (self) – com integração entre serviços e redes Facilidade na adição de novas funcionalidades, assim como novos serviços, funcionalidades da rede ou protocolos Plataformas para desenvolvimento de Arquitecturas para Internet do Futuro 04 Julho 2010, Encontro com a Ciência e Tecnologia em Portugal 6

7 Tendências para Mudança Através do suporte de redes de Internet paralelas – Mudanças têm de ser experimentadas, além de serem progressivas – Noção de clean-slate com algum cuidado… Suporte de redes de rede, incluindo redes de serviços Plataformas para desenvolvimento de Arquitecturas para Internet do Futuro 04 Julho 2010, Encontro com a Ciência e Tecnologia em Portugal 7

8 Tendências para Mudança Virtualização de recursos – Não se aplica apenas a redes, mas também a serviços, conteúdos, armazenamento… – Programável Mudança do funcionamento de elementos de rede dinamicamente através de políticas – Aumento da gestão self-* Diminuir complexidade do processo de gestão Plataformas para desenvolvimento de Arquitecturas para Internet do Futuro 04 Julho 2010, Encontro com a Ciência e Tecnologia em Portugal 8

9 Virtualização de Rede - Oportunidades Partilha da Infra-estrutura de rede – Optimização dos recursos de rede (e de outros elementos) – Reduzir custos de instalação e manutenção (CAPEX e OPEX) para os operadores – Encorajar a utilização da mesma infra-estrutura física por diferentes organizações e fornecedores de rede e de serviços Conceito pode ser utilizado na virtualização de servidores, elementos de rede e data-centers Plataformas para desenvolvimento de Arquitecturas para Internet do Futuro 04 Julho 2010, Encontro com a Ciência e Tecnologia em Portugal 9

10 Virtualização de Rede - Oportunidades Desenvolvimento de novas arquitecturas e protocolos – enquanto se mantêm as aplicações existentes nas redes actuais Segurança e isolamento – (tolerância a falhas e garantias de desempenho) Reduzir o custo de criar, correr, e combinar redes, aplicações de rede, e serviços de rede – aumentando a eficiência dos recursos, como equipamento e energia Plataformas para desenvolvimento de Arquitecturas para Internet do Futuro 04 Julho 2010, Encontro com a Ciência e Tecnologia em Portugal 10

11 Virtualização de Rede – O que é? O conceito de virtualização de rede não é novo – Redes Privadas Virtuais (VPNs) – MPLS – Redes Overlay – Virtualização de Ligações (ex: VLANS, túneis IP) – Virtualização de Nós (ex: XEN, VMware). Construção de redes independentes na mesma infra-estrutura de rede física Plataformas para desenvolvimento de Arquitecturas para Internet do Futuro 04 Julho 2010, Encontro com a Ciência e Tecnologia em Portugal 11

12 Uma Infra-estrutura, múltiplas redes Plataformas para desenvolvimento de Arquitecturas para Internet do Futuro 04 Julho 2010, Encontro com a Ciência e Tecnologia em Portugal 12

13 Plataformas para desenvolvimento de Arquitecturas para Internet do Futuro 04 Julho 2010, Encontro com a Ciência e Tecnologia em Portugal 13 Virtual Network Provider (VNP) Physical Infrastructure Providers (InP) Virtual Network Operator (VNO) Modelo de Negócios do 4WARD para a Virtualização de Rede

14 Re-optimização dos recursos de forma Dinâmica Physical link Virtual link a C D F G H E A B C D E F G H b c d e f g h i j k m n o p A B Plataformas para desenvolvimento de Arquitecturas para Internet do Futuro 04 Julho 2010, Encontro com a Ciência e Tecnologia em Portugal 14

15 Physical link Virtual link a C D F G H E A B C D E F G H b c d e f g h i j k m n o p A B Plataformas para desenvolvimento de Arquitecturas para Internet do Futuro 04 Julho 2010, Encontro com a Ciência e Tecnologia em Portugal 15 Re-optimização dos recursos de forma Dinâmica

16 Integração das TI e dos Recursos das Redes Virtuais Virtual Network Physical Network Custome r Private Network Cloud site Plataformas para desenvolvimento de Arquitecturas para Internet do Futuro 04 Julho 2010, Encontro com a Ciência e Tecnologia em Portugal 16

17 Plataforma de Virtualização automática de Redes (PTIn e IT-UA, projecto 4WARD) Criação e remoção de redes virtuais Mecanismos de mapeamento de redes virtuais Controlo e optimização de recursos Descoberta e monitorização de recursos Migração de nós virtuais – mobilidade de recursos Reacção a falhas Plataformas para desenvolvimento de Arquitecturas para Internet do Futuro 04 Julho 2010, Encontro com a Ciência e Tecnologia em Portugal 17

18 Descoberta e monitorização de recursos virtuais Plataformas para desenvolvimento de Arquitecturas para Internet do Futuro 04 Julho 2010, Encontro com a Ciência e Tecnologia em Portugal 18 Mecanismo centralizado (gestor da rede) Mecanismo distribuído (automático entre os elementos da rede) Conceitos para minimizar o envio de mensagens na descoberta – Multicast de nível 2 – Spanning Tree

19 Algoritmo de mapeamento dinâmico Restrições dos elementos de rede CPU (capacidade, frequência, carga) RAM disponível Localização/grupo Restrições das ligações Largura de banda Controlo de admissão implícito – Pedido rejeitado se não existir uma solução de mapeamento 19 Stress de links e nós Potencial de nós Plataformas para desenvolvimento de Arquitecturas para Internet do Futuro 04 Julho 2010, Encontro com a Ciência e Tecnologia em Portugal

20 Mobilidade/migração de recursos virtuais Elementos sobrecarregados, load-balancing, ou gestão de energia (desligar alguns elementos) Elementos para manutenção Plataformas para desenvolvimento de Arquitecturas para Internet do Futuro 04 Julho 2010, Encontro com a Ciência e Tecnologia em Portugal 20 EddieMary Susan BreeGabrielleLynette Grissom Catherine Nick Substrate Network Nick NY10

21 Mobilidade/migração de recursos virtuais Live migration – mover estado de um router virtual Snapshot do estado do router virtual – cópia (no disco) e instanciação de um clono do router Snapshot do estado do router virtual na RAM (redução do tempo necessário) 21 Plataformas para desenvolvimento de Arquitecturas para Internet do Futuro 04 Julho 2010, Encontro com a Ciência e Tecnologia em Portugal

22 Outra Perspectiva – Tecnologia chave em Arquitecturas de Internet do Futuro Plataformas para desenvolvimento de Arquitecturas para Internet do Futuro 04 Julho 2010, Encontro com a Ciência e Tecnologia em Portugal 22

23 Contexto  Heterogeneidade – Preferências dos utilizadores – Capacidade dos seus dispositivos – Diferentes requisitos de qualidade-de serviço das aplicações/serviços – Inúmeras tecnologias/redes de acesso fornecendo diferentes larguras de banda e condições de acessibilidade – Diversos fornecedores de serviço, redes, ou infraestrutura... Todos estes aspectos influenciam a QoE dos utilizadores  Exigem a futura integração nos mecanismos de criação, adaptação, configuração das redes 23 Plataformas para desenvolvimento de Arquitecturas para Internet do Futuro 04 Julho 2010, Encontro com a Ciência e Tecnologia em Portugal Virtualização – Redes criadas por contexto

24 Plataformas para desenvolvimento de Arquitecturas para Internet do Futuro 04 Julho 2010, Encontro com a Ciência e Tecnologia em Portugal 24 Virtualização – Redes criadas por contexto Redes sem fios em malha  Flexibilidade no acesso – Interconectividade entre diferentes dispositivos/routers sem fios – Infraestrutura de acesso sem fios para uma elevada quantidade de utilizadores móveis – Redes facilmente e dinamicamente adaptadas e reconfiguradas – Rotas adaptam-se facilmente á dinamicidade da rede (alteração de parametros de contexto e mobilidade dos utilziadores)

25 Arquitectura de múltiplas redes virtuais para redes em malha sem fios baseadas em contexto  Personalização dos ambientes de acesso Redes dinamicamente instanciadas e reconfiguradas, que facilmente se adaptam ás mudanças de contexto Optimização das redes virtuais para um conjunto de requisitos de contexto – Isolamento entre redes para diferentes fins  Menos interferência – Redes User-Oriented  Adaptadas ao contexto dos seus utilizadores – Integração de informação de contexto na gestão/controlo  Redes inteligentes Melhor conectividade e serviço personalizado para utilizadores Características de contexto (QoS, padrões de mobilidade, nível de segurança…) dos utilizadores, aplicações, dispositivos Flexibilidade e propriedades self-* das redes em malha Programabilidade da virtualização de rede Plataformas para desenvolvimento de Arquitecturas para Internet do Futuro 04 Julho 2010, Encontro com a Ciência e Tecnologia em Portugal 25 Virtualização – Redes criadas por contexto

26 Plataformas para desenvolvimento de Arquitecturas para Internet do Futuro 04 Julho 2010, Encontro com a Ciência e Tecnologia em Portugal 26

27 Sumário A Virtualização de Rede possibilita o desacoplamento da Infra-Estrutura abrindo portas para diferentes contextos: – Particionamento da Infra-estrutura por serviços específicos e customizados através de redes virtuais – Controlo Flexível e uma Reconfiguração dos recursos da rede em tempo real – Aumento das receitas e novos modelos de negócio – Experimentação e desenvolvimento de novas tecnologias e serviços Plataformas para desenvolvimento de Arquitecturas para Internet do Futuro 04 Julho 2010, Encontro com a Ciência e Tecnologia em Portugal 27

28 Sumário Virtualização de Rede pode desempenhar um papel crucial ao permitir a convergência das TI e dos domínios de redes: – Maior flexibilidade para o controlo de recursos; – Garantias de performance, robustez e segurança extremo-a- extremo; – Controlo coordenado das TI e dos recursos da rede (vistos como uma única colecção interligados e virtualizados, com aprovisionamento dinâmico de recursos) Existem ainda desafios pendentes para que a Virtualização de Rede possa ser aplicada em larga escala e em cenários comerciais. – Escalabilidade, Gestão dos recursos, Interoperabilidade, Isolamento de redes virtuais Plataformas para desenvolvimento de Arquitecturas para Internet do Futuro 04 Julho 2010, Encontro com a Ciência e Tecnologia em Portugal 28

29 Obrigado! marciomelo@ua.pt 29 Plataformas para desenvolvimento de Arquitecturas para Internet do Futuro 04 Julho 2010, Encontro com a Ciência e Tecnologia em Portugal

30 O futuro da virtualização de rede? Technology trigger Visibilidade Peak of inflated expectations Trough of disillusionment Plateau of productivity ? Tempo Gartner Hype Cycle 30 Plataformas para desenvolvimento de Arquitecturas para Internet do Futuro 04 Julho 2010, Encontro com a Ciência e Tecnologia em Portugal

31 Backup Slides 31 Plataformas para desenvolvimento de Arquitecturas para Internet do Futuro 04 Julho 2010, Encontro com a Ciência e Tecnologia em Portugal