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` Multiflow: M ulticast Clean-slate com Cálculo Antecipado das Rotas em Redes Programáveis OpenFlow 10ª Escola Regional de Redes de Computadores Pelotas,

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1 ` Multiflow: M ulticast Clean-slate com Cálculo Antecipado das Rotas em Redes Programáveis OpenFlow 10ª Escola Regional de Redes de Computadores Pelotas, 1º a 3 de outubro de 2012 Lucas Bondan, Lucas F. Müller, Maicon Kist

2 ① Introdução ② OpenFlow ③ Multiflow ④ Avaliação ⑤ Considerações Finais 2 10ª Escola Regional de Redes de Computadores Pelotas, 1º a 3 de outubro de 2012

3 ① Introdução ② OpenFlow ③ Multiflow ④ Avaliação ⑤ Considerações Finais 3 10ª Escola Regional de Redes de Computadores Pelotas, 1º a 3 de outubro de 2012

4 4 Contexto  Aplicações populares de transmissão de conteúdo multimídia requerem comunicação entre vários hosts  O provedor de conteúdo transmite dados, muitas vezes idênticos, para inúmeros assinantes do serviço  IP multicast evita o desperdício de banda 10ª Escola Regional de Redes de Computadores Pelotas, 1º a 3 de outubro de 2012

5 5 Objetivo  Protocolo multicast escalável, com conhecimento prévio da topologia e preocupação com o tempo de processamento de eventos  Acelerar o processamento de eventos nos grupos  Aumentar o ganho de desempenho global na troca de dados através da definição da melhor rota 10ª Escola Regional de Redes de Computadores Pelotas, 1º a 3 de outubro de 2012

6 ① Introdução ② OpenFlow ③ Multiflow ④ Avaliação ⑤ Considerações Finais 6 10ª Escola Regional de Redes de Computadores Pelotas, 1º a 3 de outubro de 2012

7 7 Definição  Proposta de Software Defined Network (SDN)  Possibilita a execução de testes de novos protocolos, coexistindo com o trafego de produção  Permite o controle de trafego da rede através de fluxos de dados 10ª Escola Regional de Redes de Computadores Pelotas, 1º a 3 de outubro de 2012

8 ① Introdução ② OpenFlow ③ Multiflow ④ Avaliação ⑤ Considerações Finais 8 10ª Escola Regional de Redes de Computadores Pelotas, 1º a 3 de outubro de 2012

9 9 Proposta  Abordagem multicast clean-slate em redes programáveis  Hosts podem entrar e sair do grupo multicast de forma dinâmica  Baseado no IGMPv2 [Fenner 1997]  Query  Join  Leave  Busca encontrar a melhor rota entre o servidor e o cliente  Conhecimento prévio da topologia 10ª Escola Regional de Redes de Computadores Pelotas, 1º a 3 de outubro de 2012

10 10 Arquitetura do Protótipo  Aplicação no controlador OpenFlow  Implementado sobre o controlador NOX [Gude et al. 2008]  Implementação de uma classe IGMP para o NOX  Testes realizados sobre a API do Mininet [Lantz et al. 2010] 10ª Escola Regional de Redes de Computadores Pelotas, 1º a 3 de outubro de 2012

11 ① Introdução ② OpenFlow ③ Multiflow ④ Avaliação ⑤ Considerações Finais 11 10ª Escola Regional de Redes de Computadores Pelotas, 1º a 3 de outubro de 2012

12 12 Cenário  Medição do intervalo de tempo entre o ingresso em um grupo e o recebimento do primeiro pacote de dados  Cálculo do número de pacotes de controle trafegados na rede  Uma topologia, dois controladores:  Controlador OpenMcast  Controlador Multiflow 10ª Escola Regional de Redes de Computadores Pelotas, 1º a 3 de outubro de 2012

13 13 Topologia 10ª Escola Regional de Redes de Computadores Pelotas, 1º a 3 de outubro de 2012

14 14 Controlador OpenMcast  Criado com o intuito de simular o comportamento do IGMP de redes convencionais  Pacotes de controle são propagados na rede  Switches sempre acionam o controlador  Controlador não possui nenhum conhecimento sobre a topologia da rede 10ª Escola Regional de Redes de Computadores Pelotas, 1º a 3 de outubro de 2012

15 15 Controlador OpenMcast 10ª Escola Regional de Redes de Computadores Pelotas, 1º a 3 de outubro de 2012 Query Join

16 16 Controlador Multiflow  Não há propagação de pacotes  Controlador acionado apenas uma vez  Utiliza o algoritmo de Dijsktra para o cálculo da melhor rota  Conhecimento prévio da topologia 10ª Escola Regional de Redes de Computadores Pelotas, 1º a 3 de outubro de 2012

17 17 Controlador Multiflow 10ª Escola Regional de Redes de Computadores Pelotas, 1º a 3 de outubro de 2012 Query Join

18 18 Resultados 10ª Escola Regional de Redes de Computadores Pelotas, 1º a 3 de outubro de 2012 Análise de Tempo de Execução

19 19 Resultados (cont.) 10ª Escola Regional de Redes de Computadores Pelotas, 1º a 3 de outubro de 2012 Níveis (n) Queries Geradas (k) Queries Propagadas no OpenMcast Queries Propagadas no Multiflow Propagação de pacotes na rede nas duas abordagens

20 ① Introdução ② OpenFlow ③ Multiflow ④ Avaliação ⑤ Considerações Finais 20 10ª Escola Regional de Redes de Computadores Pelotas, 1º a 3 de outubro de 2012

21 21 Conclusões  IP multicast provê maior eficiência na distribuição de dados na rede  Maior estabilidade em relação a abordagem OpenMcast, melhorando o desempenho  Multiflow mantém constante o tráfego de controle multicast  Sem propagação de pacotes de controle  Redução de 86% do trafego de controle na topologia avaliada 10ª Escola Regional de Redes de Computadores Pelotas, 1º a 3 de outubro de 2012

22 22 Trabalhos Futuros  Ampliar a execução de experimentos, por exemplo, com cenários mais próximos dos encontrados na Internet  Heurísticas para reduzir a complexidade do algoritmo de busca da melhor rota  Calcular a árvore de escoamento mínimo  Múltiplos controladores 10ª Escola Regional de Redes de Computadores Pelotas, 1º a 3 de outubro de 2012

23 23 [Dijkstra, 1959] Dijkstra, E. W. (1959). A note on two problems in connection with graphs. Numerische Mathematik, vol. 1: [Fenner, 1997] Fenner, W. (1997). Internet group management protocol, version 2. RFC 2236, IETF Network Working Group. [Gude et al., 2008] Gude, N., Koponen, T., Pettit, J., Pfa, B., Casado, M., McKeown, N., and Shenker, S. (2008). Nox: towards an operating system for networks. SIGCOMM Comput. Commun. Rev., 38(3): [Hass, 2012] Haas, H. (2012). Mausezahn fast trac generator. Disponivel em Acesso em Maio de [Keshav et al., 1999] Keshav, S. and Paul, S. (1999). Centralized multicast. In Proceedings of the Seventh Annual International Conference on Network Protocols, ICNP '99, pages 59{68, Washington, DC, USA. IEEE Computer Society. [Lantz et al., 2010] Lantz, B., Heller, B., and McKeown, N. (2010). A network in a laptop: rapid prototyping for software-dened networks. In Proceedings of the Ninth ACM SIGCOMM Workshop on Hot Topics in Networks, Hotnets '10, pages 19:1-19:6, New York, NY, USA. ACM. [Martinez-Yelmo et al., 2007] Martinez-Yelmo, I., Larrabeiti, D., Soto, I., and Pacyna, P. (2007). Multicast trac aggregation in mpls-based vpn networks. Communications Magazine, IEEE, 45(10): Ratnasamy, S., Ermolinskiy, A., and Shenker, S. (2006). Revisiting ip multicast. In Proceedings of the 2006 conference on Applications, technologies, architectures, and protocols for computer communications, SIGCOMM '06, pages 15-26, New York, NY, USA. ACM. [Yap et al., 2010] Yap, K.-K., Huang, T.-Y., Dodson, B., Lam, M. S., and McKeown, N. (2010). Towards software-friendly networks. In Proceedings of the rst ACM asia-pacic workshop on Workshop on systems, APSys '10, pages 49-54, New York, NY, USA. ACM.

24 ` Obrigado! Perguntas? Lucas Bondan 10ª Escola Regional de Redes de Computadores Pelotas, 1º a 3 de outubro de 2012


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