Flexible Traffic Management in Broadband Access Networks using Software Defined Networking Gerenciamento flexível de tráfego em redes de acesso a banda.

Apresentação em tema: "Flexible Traffic Management in Broadband Access Networks using Software Defined Networking Gerenciamento flexível de tráfego em redes de acesso a banda."— Transcrição da apresentação:

1 Flexible Traffic Management in Broadband Access Networks using Software Defined Networking Gerenciamento flexível de tráfego em redes de acesso a banda larga utilizando Redes Definidas por Software Julius Ruckert, Roberto Bifulco, Muhammad Rizwan-UI-Haq, Hans-Joerg Kolbe e David Hausheer NOMS 2014 Benevid Felix Silva Universidade Federal do Paraná 12/11/2014 www.nr2.ufpr.br 1

2 Introdução www.nr2.ufpr.br 12/11/2014 Introdução Problema Contribuições Fundamentos Trabalhos relacionados Arquitetura proposta Benefícios Implementações realizadas Ambiente de teste Resultados obtidos Conclusões Trabalhos futuros Indicações positivas Indicações de melhorias 2

3 Introdução Aumento do acesso aos serviços de banda larga – 72% residências na Europa – Brasil? – Introdução de novas tecnologias xDSL (ADSL, ADSL2, etc) Acesso por fibra ótica Acesso sem fio (WIFI, 3G, WiMAX, LTE) www.nr2.ufpr.br 12/11/20143

4 Introdução(cont.) Oferecimento de novos serviços – IPTV (mínimo ~4 Mb) – Vídeo sob demanda – Video conferência – Voz sobre IP (VoiP) – Serviços em nuvem (dropbox) www.nr2.ufpr.br 12/11/20144

5 Introdução(cont.) No Brasil? – 23,116 milhões de assinantes – 35,39% das residências – 57,88% xDSL (13,378 Milhões) www.nr2.ufpr.br Fonte: Veja,2014 Fonte:info.abril.com.br/ 12/11/20145

6 Rede ISP Problema Rede ISP – Tráfego é agregado em um único ponto (BRAS) Gerenciamento dos assinantes Conteúdo e serviços providos pela rede local do ISP são fracamente gerenciados www.nr2.ufpr.br Tráfego Agregado 12/11/20146 Servidor de Acesso Remoto (BRAS) Roteadores residenciais (HGW)

7 Contribuições Arquitetura para rede de acesso baseada em SDN – Qual rede de acesso? do provedor de serviço (ISP) – Porque? Único ponto de Agregação (BRAS) Configuração dinâmica e flexível do tráfego – HGW habilitado com SDN – ISP otimiza o tráfego – Como? www.nr2.ufpr.br 12/11/20147

8 Fundamentos Como funciona o serviço tradicional? – Linha Digital do Assinante (DSL - Digital Subscriber Line ) – Protocolo PPPoE www.nr2.ufpr.br PPPoE/PPP VLANs 12/11/20148

9 Trabalhos Relacionados Yakoumis et al. – Priorização do tráfego através do ISP Nick Feamster – Atribuir a terceiros o gerenciamento da rede doméstica Mortier et al. – Prover controle facilitado para o usuário doméstico – Roteadores sem fio habilitados com SDN; www.nr2.ufpr.br 12/11/20149

10 Arquitetura Proposta Adaptar a rede de acesso entre o HGW e o BRAS com SDN/OpenFlow – Roteadores e DSLAN habilitados com SDN – Um controlador SDN com visão geral da rede Controlar os fluxos e aplicar as políticas O BRAS fica livre de muitas funções – Aplicação das políticas – Monitoramento do Tráfego www.nr2.ufpr.br 12/11/201410

11 Arquitetura Proposta Modelo visual da arquitetura www.nr2.ufpr.br 12/11/201411

12 Arquitetura Proposta A arquitetura possui dois elementos chaves – Gerenciamento da sessão do assinante Mantém o modelo da arquitetura tradicional (sessões PPPoE) Monitoramento da sessão – contabilização, políticas do assinante BRAS (Autenticação, Autorização e Contabilização) BRAS HGW Sessão PPPoE Controlador Informa sobre a sessão e as políticas Rede de acesso www.nr2.ufpr.br 12/11/201412 IP único

13 Arquitetura Proposta Gerenciamento do tráfego – Tradicional utiliza VLANs DSLAN usa Tags para identificar o tráfego do assinante direcionado ao BRAS BRAS remove as tags e aplica as políticas (ex. controle do tráfego) – Utilizando o controlador SDN Controle do encaminhamento dos fluxos Adicionar/deletar/modificar as regras nos dispositivos www.nr2.ufpr.br 12/11/201413

14 Arquitetura Proposta Três classes de fluxos na rede – Tráfego de estabelecimento de sessão BRAS HGW Fluxo de sessão Rede de acesso ISP www.nr2.ufpr.br 12/11/201414

15 Arquitetura Proposta Tráfego interno Entre o assinante e a rede de acesso Controlador Rede de acesso ISP HGW BRAS Túnel PPPoE conexão IPoE Servidor de Conteúdo Decisão de encapsular www.nr2.ufpr.br 12/11/201415 DSLAN

16 Arquitetura Proposta Tráfego Externo Controlador Rede de acesso ISP HGW BRAS Túnel PPPoE conexão IPoE Políticas, rotas Internet www.nr2.ufpr.br 12/11/201416 DSLAN

17 Arquitetura Proposta E o tráfego que não passa pelo BRAS? – Como é contabilizado? Rede de acesso HGW Servidor de Conteúdo HGW BRAS Internet www.nr2.ufpr.br 12/11/201417 DSLAN

18 Quais são os benefícios? Permite alcançar baixa latência e alta vazão para serviços sensíveis (ex. IPTV) Acesso a conteúdo local sem a necessidade de utilizar mecanismos adicionais de Autenticação, Autorização e contabilização. Controle flexível e detalhado da rede – Aplicar QoS e controle do tráfego – Acesso P2P e Distribuição de conteúdo Multicast Rede de acesso HGW Servidor de Conteúdo HGW BRAS www.nr2.ufpr.br 12/11/2014 Internet 18

19 Implementações Realizadas Conexão PPoE OK Requisita Configurações Informa conf. Fluxos IPoE Três componentes principais (HGW, BRAS, Controlador) – Gateway Residencial (HGW) www.nr2.ufpr.br 12/11/201419

20 Implementações Realizadas BRAS – Dois componentes PPP Server BRAS-to-SDN Controller – Duas funções Conclusão de uma sessão PPP Comunicação com o controlador SDN para atualizar o estado das sessões. www.nr2.ufpr.br 12/11/2014 Controlador Rede de acesso HGW BRAS PPP Server BRAS-SDN 20

21 Implementações Realizadas Controlador – SDN application Utilizado para configurar e modificar um fluxo em um dispositivo OpenFlow – HGW Listener Ex. Estabelecimento de sessão – BRAS Listener Atualizar o estado da conexão (sessão) junto ao BRAS www.nr2.ufpr.br 12/11/201421

22 Uso de dois testbeds – Físico Objetivo de avaliar a taxa de sessões estabelecidas Ambiente de Teste PF5240 1000/s ClickOS www.nr2.ufpr.br 12/11/201422

23 Virtual 5 máquinas virtuais emulando a rede de acesso – Implementa HGW e DSLAN, – rede OpenFlow com 4 switches (utilizando mininet) – 1 servidor de conteúdo (cache) – BRAS 1 máquina física para hospedar o controlador Ambiente de Teste www.nr2.ufpr.br 12/11/201423

24 Taxa de sessões estabelecidas Resultados Obtidos www.nr2.ufpr.br 12/11/201424

25 Escalabilidade do Controlador ( HGW Listener ) Pooling reduz o número de conexões simultâneas Aumenta o intervalo pooling  diminui conexões ativas Maior a duração  Mais conexões ativas Resultados Obtidos 15s (8s) 20s (4s) 15s (1s) www.nr2.ufpr.br 12/11/201425 Cenário Real

26 Escalabilidade dos dispositivos SDN Avaliar a taxa de atualização das regras DSLAN 1000 assinantes por DSLAN Ex. média 10 regras x 1000 → 10.000/50 → 200s Arquitetura proposta – Requer apenas uma regra por assinante – 1 regras x 1000 → 1000/50 → 20s Resultados Obtidos HGW µ=50 regras/s λ=10.000 regras/s www.nr2.ufpr.br 12/11/201426

27 Conclusões do Artigo Arquitetura para rede de banda larga – Evolução do modelo atual – Fornece suporte flexível a serviços avançados Baseados em conteúdo (ex.IPTV) – Mantém o BRAS p/ gerenciar sessões Retira a sobrecarga do BRAS através com o controlador SDN – Abordagem é aplicável em redes com grandes bases de usuários www.nr2.ufpr.br 12/11/2014 } Como! 27

28 Trabalhos Futuros Avaliar desempenho (componentes adicionais e do conjunto como um todo) Analisar aspectos de segurança que não foram considerados www.nr2.ufpr.br 12/11/201428

29 Indicações Positivas A arquitetura proposta facilita a tarefa de gerência – Evidenciado pela abordagem SDN Gerenciamento dos fluxos – Rede interna dos ISP 12/11/2014 www.nr2.ufpr.br 29

30 Indicações de Melhorias A avaliação da escalabilidade do DSLAN precisa ser detalhada – Através de uma avaliação experimental Avaliar o encaminhamento dos fluxos para rede de acesso e P2P Incluir o BRAS com uma função de rede virtualizada (como nos tests) Interface de acesso para o usuário priorizar o tráfego desejado www.nr2.ufpr.br 12/11/201430

31 Perguntas? www.nr2.ufpr.br 12/11/201431