Lucas Bondan, Lucas F. Müller, Maicon Kist Multiflow: Multicast 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

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

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

Introdução 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

Introdução 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

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OpenFlow 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

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Multiflow 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

Multiflow 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

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Avaliação 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

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

Avaliação 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

Avaliação Controlador OpenMcast Query Join Query 224.0.0.1 Encaminha Join Encaminha Query Insere Regra Encaminha Join Encaminha Query Query 224.0.0.1 Query 224.0.0.1 Encaminha Query Insere Regra Join Encaminha Join Insere Regra Join Join 10ª Escola Regional de Redes de Computadores Pelotas, 1º a 3 de outubro de 2012

Controlador Multiflow Avaliação 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

Avaliação Controlador Multiflow Join Query Query 224.0.0.1 Encaminha Query Insere Regra Insere Regra Encaminha Join Insere Regra Join 10ª Escola Regional de Redes de Computadores Pelotas, 1º a 3 de outubro de 2012

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

Queries Propagadas no OpenMcast Queries Propagadas no Multiflow Avaliação Resultados (cont.) Níveis (n) Queries Geradas (k) Queries Propagadas no OpenMcast Queries Propagadas no Multiflow 2 100 300 3 700 4 1500 Propagação de pacotes na rede nas duas abordagens Razão: Controlador OpenMcast: 𝑃=𝑘 ∗2 𝑛 −𝑘 Controlador Multiow: 𝑃=𝑘 10ª Escola Regional de Redes de Computadores Pelotas, 1º a 3 de outubro de 2012

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Considerações Finais 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

Considerações Finais 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

Referências [Dijkstra, 1959] Dijkstra, E. W. (1959). A note on two problems in connection with graphs. Numerische Mathematik, vol. 1:269-271. [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):105-110. [Hass, 2012] Haas, H. (2012). Mausezahn fast trac generator. Disponivel em http://www.perihel.at/sec/mz/. Acesso em Maio de 2012. [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):78 -85. 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.

Lucas Bondan lbondan@inf.ufrgs.br Obrigado! Perguntas? Lucas Bondan lbondan@inf.ufrgs.br www.inf.ufrgs.br/~lbondan/files/artigo_errc2012.pptx 10ª Escola Regional de Redes de Computadores Pelotas, 1º a 3 de outubro de 2012