© 2009 – RNP Ambientes para experimentação em larga escala para suporte de P&D em redes Workshop sobre o "Futuro da Internet" CPqD, a bril de 2009 (modificado.

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1 © 2009 – RNP Ambientes para experimentação em larga escala para suporte de P&D em redes Workshop sobre o "Futuro da Internet" CPqD, a bril de 2009 (modificado em 2011) Michael Stanton Rede Nacional de Ensino e Pesquisa - RNP michael@rnp.br

2 Sumário Discutimos ambientes de suporte para trabalhos de P&D experimentais em redes e aplicações distribuídas. A exposição descreve a evolução do tipo de atividade possível, bem como a maneira de que o suporte é dado. Examinamos o contexto de algumas redes experimentais usadas no exterior, especialmente relacionadas ao futuro desenvolvimento da Internet Ambientes experimentais de larga escala para P&D2

3 GENI - http://www.geni.net (Global Environment for Network Innovations) Iniciativa da NSF (EUA) para criar um ambiente compartilhado de experimentação para auxiliar a validação de novas arquiteturas de redes –Fase inicial: 2005 a 2007 – desenho do ambiente GENI –Fase atual: desde 2008, implantação e uso GENI apoiará pesquisa que possa levar a uma futura Internet com características melhoradas: –segurança mais compreensiva –maior generalidade –melhor integração de tecnologias ópticas e de rádio –integração com o mundo de sensores e processadores embarcados –melhores opções para a saúde econômico do setor de provedores Internet Ambientes experimentais de larga escala para P&D3

4 O ambiente experimental de GENI Permitirá experimentos com arquiteturas, serviços e aplicações de rede alternativas, em escala grande e sob condições reais Usando virtualização, GENI permitirá conduzir múltiplos experimentos independentes e simultâneos GENI permitirá experimentos de longa duração, permitindo que protótipos maduros atendam a uma comunidade viva de usuários Com ferramentas extensas de medição e coleta de dados, facilitará pesquisa experimental Em suma, GENI proverá suporte para levar idéias de larga escala de concepção à implantação, por meio de validação Ambientes experimentais de larga escala para P&D4

5 Como construir o ambiente GENI O ambiente GENI é inspirado no PlanetLab, e especialmente o Meta-Testbed VINI - http://www.vini-veritas.net VINI estende o escopo de PlanetLab para permitir –fatiamento dos enlaces entre os nós (virtualização de enlaces) –substituição dos protocolos da camada 3 (IP) Ambientes experimentais de larga escala para P&D5

6 VINI Objetivos –permite validação experimental de novas arquiteturas suporte simulâneo de usuários reais e desenhos clean slate –prover um caminho plausível de implantação Idéias chave –virtualização múltiplas arquiteturas numa infraestrutura compartilhada compartilhar custos de gerenciamento –participação na base: por usuário / por aplicação atrair usuários reais implantação / adoção dirigidas por demanda Ambientes experimentais de larga escala para P&D6

7 Implantação de VINI Infraestrutura –PlanetLab provê rede de acesso com alcance global computador do usuário executa proxy que permite participar nó local do PlanetLab funciona como roteador de ingresso –NLR/Internet2 provêem troncal de alta capacidade nos EUA popular com roteadores programáveis estender abstração de fatias a esses roteadores Modelo de uso –cada arquitetura (serviço) executa em sua própria fatia –dois modos de uso experimentos de curta duração arquiteturas e serviços estáveis, de longa duração Ambientes experimentais de larga escala para P&D7

8 Extensão de fatias para um experimento VINI Ambientes experimentais de larga escala para P&D

9 Extensão de fatias para um experimento VINI Ambientes experimentais de larga escala para P&D

10 Extensão de fatias para um experimento VINI Ambientes experimentais de larga escala para P&D

11 Participação do usuário Cliente Servidor NAT rádio Ambientes experimentais de larga escala para P&D

12 Internet numa fatia XORP (protocolos de roteamento) ifv1ifv2ifv0 IPv4 tabela de encaminhamento Usuário Núcleo Filtros, moldadores VM PlanetLab túneis E-GRE XORP no Módulo Rede –Insere rotas à cópia da tabela de encaminhamento IPv4 do núcleo –Núcelo encaminha pacotes entre interfaces virtuais Filtros e moldadores –Insere atraso e perdas, –limita largura de banda Interfaces virtuais (ifv) –Aparecem como dispositivos Ethernet numa fatia –Reduz MTU para tunelamento Túneis E-GRE –Modifica túneis GRE padrão para preservar cabeçalhos MAC Ambientes experimentais de larga escala para P&D

13 Ambiente GENI Extensão de VINI: Idéias chave –virtualização múltiplas arquiteturas numa infraestrutura compartilhada –participação na base: por usuário / por aplicação atrair usuários reais Infraestrutura –NLR/Internet2 provêem troncal de alta capacidade nos EUA popular com recursos (processadores, memória) programáveis popular com roteadores programáveis –mais sofisticados do que apenas PCs estender abstração de fatias a esses roteadores incorpora extensões a redes sem fio e de sensores Ambientes experimentais de larga escala para P&D13

14 GENI: a rede física Uma grande interconexão em rede de sistemas –Representação razoável da complexidade da Internet –Uma rede óptica nacional ~ 200 universidades –Clusters de processamento/armazenamento –Redes de acesso sem fio mobilidade, sensíbilidade a localização –Redes de sensores –Ligado a grande número de comunidades de usuários Parcerias para estender GENI dentro dos EUA –novas tecnologias e usuários Federação para estender GENI numa escala global

15 Core Nodes Esquema de uma rede GENI rede de rádio móvel sítio de borda rede de sensores nós de borda ambiente internacional federado

16 Programabilidade Todos elementos de rede programáveis via interfaces abertas e/ou código de usuário carregável Nó sensor programável Plataforma de rádio com API aberta Nó de borda programável Nó do núcleo programável Plano de controle e gerenciamento GENI

17 Fatiamento e Virtualização Rede sem fio móvel Sítio de borda Rede de sensores - compartilhar recursos para suportar muitos experimentos simultâneos

18 Doações ao GENI de NLR e Internet2 Ambientes experimentais de larga escala para P&D18 40 Gbps de capacidade nas duas redes nacionais para prover VLANs Ethernet para fatias (IP ou não-IP)

19 Fase 1: operações de integração: 5 esquemas de controle concorrentes Ambientes experimentais de larga escala para P&D19

20 Fase 1 de GENI (2008-9) Gerará o primeiro protótipo em escala nacional de um suite interoperável de infraestrutura para experimentação em redes Cria um protótipo em 6 a 12 meses Inclui múltiplos troncais nacionais e regionais, campi, clusters de processamento e armazenamento, redes sem fio metropolitanas e de sensores, com instrumentação e medições, e participação de usuários GENI está financiando múltiplos projetos paralelos para desenvolver versões concorrentes do software de controle da Fase 1 Ambientes experimentais de larga escala para P&D20

21 Pesquisa usando GENI - FIND Antes de lançar a construção do ambiente GENI, a NSF lançou a iniciativa FIND – Future Internet Design, com objetivo de identificar e financiar atividades de pesquisa http://www.nets-find.net/ Um dos produtos desta iniciativa é o GENI Research Plan, que fornece a motivação para o GENI, e algumas das metas da pesquisa tornada possível por ele. http://www.geni.net/GDD/GDD-06-28.pdf Ambientes experimentais de larga escala para P&D21

22 Atividades experimentais na UE FIRE - Future Internet Research & Experimentation http://cordis.europa.eu/fp7/ict/fire/home_en.html Iniciativa européia dirigida ao desenho da Internet do Futuro, semelhante às iniciativas FIND e GENI da NSF dos EUA. Promove o conceito de pesquisa experimental, juntando pesquisa visionária da academia com validação e experimentação típicas da indústria Objetiva criar um ambiente de pesquisa multidisciplinar para investigar e validar experimentalmente idéias inovadoras para novos paradigmas de de redes e serviços Pretende criar a European Experimental Facility (EEF), ambiente formado pela interconexão e federação de redes experimentais, existentes e futuras, para tecnologias Internet emergentes ou futuras Primeiros projetos selecionados em 2008 Ambientes experimentais de larga escala para P&D22

23 FIRE/Panlab (FOKUS/DE)– www.panlab.net Ambientes experimentais de larga escala para P&D23

24 FIRE/OneLab (UPMC, FR) – www.onelab.eu Histórico: –Mar/04:baseado em ENEXT (Identificação de ambientes experimentais críticos para pesquisa em redes) –Set/06:OneLab1 financiado como projeto IST da CE (FP6): 10 parceiros, 2 anos –Set/08: OneLab2 financiado como projeto IST da CE (FP7): 26 parceiros, 2 anos OneLab1 – Metas –estender PlanetLab para novas redes, não cabeadas –melhorar monitoramento de PlanetLab –assumir administração de nós PlanetLab na Europa Ambientes experimentais de larga escala para P&D24

25 FIRE/Federica – www.fp7-federica.eu Ambientes experimentais de larga escala para P&D25

26 Comparação dos protótipos de FIRE Ambientes experimentais de larga escala para P&D26

27 Atividades no Japão AKARI - http://akari-project.nict.go.jp/eng/overview.htm –pretende implementar uma rede de nova geração até 2015, baseada numa nova arquitetura –o projeto supõe o emprego de um ambiente experimental empregando técnicas de virtualização, como descritas em GENI Ambientes experimentais de larga escala para P&D27

28 A Internet do Futuro será híbrida Ambientes experimentais de larga escala para P&D28

29 A Internet do Futuro será híbrida Ambientes experimentais de larga escala para P&D29

30 Michael Stanton (michael@rnp.br) www.rnp.br Obrigado!