Redes Híbridas: Soluções e Perspectivas

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1 Redes Híbridas: Soluções e Perspectivas Workshop Futuro da Internet Ciclo de Eventos 2009 CPqD José Ferreira de Rezende

2 Por que as redes devem evoluir? algumas aplicações científicas exigem: garantias de tempo-real: vídeos de muita alta definição, visualização por múltiplos telescópios (e-vlbi) altíssimas capacidades por curtos períodos de tempo: aplicações de computação distribuída em grade transferência de grandes quantidades de dados: instrumentos remotos (p.ex. LHC) como as redes do futuro podem suportar essa demanda?

3 Como devem ser as redes do futuro? aumento da capacidade garantias de QoS enlaces ópticos isolamento caminhos dedicados: circuitos comutação de circuitos

4 Alternativas Possíveis circuitos estáticos (pré-estabelecidos) provisionamento dinâmico de circuitos circuitos em full-mesh (super provisionamento) simples e rápido mas não-escalável via sinalização (plano de controle) ou gerenciamento complexo e lento porém com maior potencial de escalabilidade e as demais aplicações? comutação de pacotes

5 Redes Híbridas: Definição Provisionamento Dinâmico de Circuitos Comutados N1 (ópticos) ou N2 (VLANs) = lightpaths + Comutação de Pacotes IP (N3) múltiplos lightpaths (isolamento e garantia de QoS) compartilhamento (sem garantia de QoS)

6 Provisionamento Dinâmico de Circuitos procedimento automatizado abordagens plano de controle ou plano de gerenciamento ambos proprietárias/customizadas iniciativas/soluções Internet 2 (DCN SW Suite: Dragon/IDC) Canarie (UCLP/Argia) Géant 2 (Autobahn)

7 DRAGON (Dynamic Resource Allocation via GMPLS Optical Networks)

8 DRAGON: Componentes NARB (Network Aware Resource Broker) VLSR (Virtual Label Switch Router) permite a reconfiguração dinâmica de equipamentos sem suporte a GMPLS traduz padrões do GMPLS para protocolos específicos de dispositivos (p.ex. SNMP) ASTB (Application Specific Topology Builder) um por sistema autônomo troca informações com outras instâncias NARB de outros domínios roteamento inter-domínio permite formalizar as definições do serviço de rede e simplificar a descrição de topologias de rede complexas topologias são configurações de múltiplas LSPs específicas do usuário CSA (Client System Agent) sistema final (software cliente) que inicia a sinalização na rede

9 VLSR responsável por alocar recursos ao longo de uma rede com heterogeneidade de tecnologias e fabricantes. combinação de um PC executando software do plano de controle GMPLS e o comutador sendo gerenciado. plano de controle inclui OSPF-TE e RSVP-TE usado no controle de comutadores Ethernet via plano de controle GMPLS mas, pode ser adaptado para controlar comutadores ópticos e TDM

10 Exemplo do VLSR em uma rede GMPLS

11 Exemplo de Topologia com 2 VLSRs VLSR 1 Ethernet Switch VLSR 2 Ethernet Switch

12 Redes Heterogêneas: Circuitos E2E Complexos AS 1 AS 2 IP Control Plane IP Control Plane AS 3 IP Control Plane VLSR VLSR Ethernet over WDM End System Ethernet Segment VLSR Established VLAN Ethernet over SONET Ethernet Lambda Switch SONET Switch Router Router MPLS LSP End System Ethernet Segment VLSR Established VLAN

13 Circuitos Inter-Domínio IDC (InterDomain Controller) Protocol (IDCP) interfaces Web Service (SOAP/XML)

14 UCLP (User Controled LightPaths)

15 UCLP permite o estabelecimento de circuitos, inter ou intra-domínios, através de várias redes utilizando a tecnologia WebServices e o BPEL (Business Process Execution Language) workflow para a integração de vários WebServices em um fluxo de processo único interage com elementos de rede através do protocolo de gerenciamento TL1 (Transaction Language 1) permite que uma aplicação servidora disponibilize seus serviços aos clientes, independentemente da plataforma e/ou linguagem de programação empregados. usado pelos fabricantes Cisco e Nortel (participantes do projeto) duas versões de software: UCLPv1: conexão fim-a-fim intra-domínios UCLPv2: melhor interoperabilidade (padronização dos componentes lógicos de software) e gerenciabilidade de circuitos pelos usuários

16 UCLP: Arquitetura Camada Física switches, portas e enlaces controlados via interface TL1 Camada de Gerenciamento de Recursos bases de dados e diretórios Camada de Provisionamento de Serviços interfaces para o gerenciamento de circuitos exemplos: ROs (Resource Objects=portas físicas) LPOs (Light Path Objects=conexão entre ROs) gerenciamento de configuração: ROs e LPOs gerenciamento de acesso aos ROs e LPOs serviços disponibilizados via métodos SOAP Camada de Acesso do Usuário interfaces para autenticação de usuários

17 Particionamento de Elementos de Rede permite que os elementos de rede sejam particionados em múltiplos recursos, os quais terão suas capacidades disponibilizadas através de interfaces Web Services Web Service de Recurso de Equipamento de Comutação Slot 1 Port 1 GbE rsid=001 Slot 2 Port 1 OC192, Ch 1-24 rsid=003 Slot 1 Port 2 GbE rsid=002 Slot 2 Port 1 OC192, Ch rsid=004 Elemento de Rede

18 Abstração de Recursos Recurso Lógico rsid = 001 type = interface Owner = adminendpoint1 = query permite criar recursos lógicos (abstração dos recursos dos elementos de rede que podem ser associados). bond rsid = 002 type = lightpath Endpoint1 = Endpoint2 = Slot 1 Port 1 GbE rsid=001 Slot 1 Port 2 GbE rsid=002 Slot 1 Port 1 GbE rsid=001 Slot 1 Port 2 GbE rsid=002 Slot 2 Port 1 OC192, Ch 1-24 rsid=003 Slot 2 Port 1 OC192, Ch rsid=004 Slot 2 Port 1 OC192, Ch 1-24 rsid=003 Slot 2 Port 1 OC192, Ch rsid=004 Fibra Ótica

19 Atribuição de Recursos permite que recursos sejam atribuídos aos usuários bond rsid = 002 type = lightpath Endpoint1 = Endpoint2 = User A Slot 1 Port 1 GbE rsid=001 Slot 1 Port 2 GbE rsid=002 Slot 1 Port 1 GbE rsid=001 Slot 1 Port 2 GbE rsid=002 Slot 2 Port 1 OC192, Ch 1-24 rsid=003 Slot 2 Port 1 OC192, Ch rsid=004 Slot 2 Port 1 OC192, Ch 1-24 rsid=003 Slot 2 Port 1 OC192, Ch rsid=004 Fibra Ótica harvest Recurso Lógico rsid = 001 type = interface Endpoint1 = publish Owner = usera Resource 001 Resource 002 Web Service de Lista de Recursos

20 Exemplo da Visão do Usuário

21 Solução com IaaS

22 Instanciação de Topologias permite criar, configurar e excluir topologias de rede através da utilização de recursos lógicos permite a criação simultânea de várias redes específicas de aplicações em uma única rede física

23 Arcabouço IaaS IaaS: Infrastructure as a Service permite o compartilhamento de dispositivos através da Internet consiste em criar e representar dispositivos através de software, provendo a interação entre eles e criando uma infra-estrutura compartilhada provê o conceito de virtualização de dispositivos físicos ou substratos provê ferramentas e bibliotecas para gerenciar persistência e comunicação de dispositivos e para criar aplicações Web, WebServices ou middlewares de interface com tais dispositivos desenvolvido usando tecnologias de código aberto Spring Framework e Hibernate

24 Módulos do IaaS engine: provê a interação com diferentes dispositivos persistence : fornece soluções DAO para acesso às informações persistentes relativas aos recursos resources : une informações dos módulos engine e persistence capabilities: disponibiliza serviços que podem ser usados remotamente presentation: provê diferentes interfaces remotas de acesso aos serviços e recursos tools: implementam serviços adicionais necessários ao sistema

25 IaaS: Uso da Plataforma WSRF - Web Services Resource Framework WSDM - Web Services Distributed Management MVC Model View Controller

26 AutoBAHN

27 AutoBAHN camada de negócios que coordena o provisionamento inter-domínio, complementando com algumas funcionalidades: AAI (Authentication & Autorization Infrastructure), roteamento e monitoramento inter-domínio, e outras não tem como função substituir os planos de controle das redes existentes composto basicamente de 3 módulos: Inter-Domain Manager (IDM): responsável pelas operações entre domínios e pela reserva de circuitos em nome de um domínio. Inclui a negociação e o escalonamento dos recursos, e avisos sobre a topologia entre os domínios. Domain Manager (DM): responsável pela utilização dos recursos intra-domínio, servindo como ponte entre o IDM e os recursos da rede. Éle calcula as rotas dentro do domínio, aloca os recursos e realiza outras operações utilizadas para fornecer os serviços necessários. Para realizar a alocação de recursos, monitoramento e outras funcionalidades do plano de controle, ele deve ser construído de acordo com a rede de transporte de cada domínio. Ele pode utilizar um NMS ou outra ferramenta de gerência existente para realizar essas tarefas. Local Network Management System (NMS): não faz parte do projeto desenvolver um NMS, mas sim configurá-lo corretamente para que possa ser utilizado pelo DM

28 ROTAS Redes Ópticas orientadas a Serviço Coordenador: José F. de Rezende Projeto FuturaRNP

29 Objetivos do Projeto gerais estudar a solução proposta pela iniciativa UCLP, e possivelmente da sua versão comercial Argia. avaliar a viabilidade de implantação, as vantagens e as desvantagens dessa solução para a futura arquitetura de rede da RNP específicos montar um protótipo para a avaliação da solução estudar a viabilidade de interfaceamento com o Dragon

30 TIAMHAT TecnologIas de Aprovisionamento dinâmico de conexões para Redes HíbridAs Coordenador: Anilton Salles Garcia Projeto FuturaRNP

31 Objetivos do Projeto investigar as soluções DRAGON e AutoBAHN para o plano de controle GMPLS em redes híbridas realizar uma análise comparativa entre as duas iniciativas criar um testbed para a avaliação das soluções propor adequações às soluções analisadas para o contexto da rede de educação e pesquisa nacional

32 Perspectivas: Middleware de Rede Classes de Aplicações Bulk Transport 2-Way Interactive Video Real-Time Communications others. Middleware de Rede (Phoebus/Lambda Station/ Terapaths) Federação/ Confiança Monitoramento Provisionamento Dinâmico Rede Dinâmica... Infrastructura de Rede API

33 GT Travel Transporte em Alta Velocidade Coordenador: José F. de Rezende Projeto Grupos de Trabalho

34 Objetivos do GT gerais atender a demanda por altas taxas de transmissão aumentar a utilização de enlaces de alta velocidade específicos fornecer um serviço de transferência confiável de dados em alta velocidade aos usuários de aplicações científicas tornar o uso desse serviço o mais transparente possível para esses usuários

35 Solução Adotada quebra da semântica fim-a-fim do TCP conexões TCP em pipeline com armazenamento intermediário nos PoPs idéia originalmente proposta pelo projeto LSL/Phoebus (Internet 2)

36 Travel e Redes com Circuitos Dinâmicos

37 Conclusões o provisionamento dinâmico de circuitos parece uma boa estratégia para o atendimento das demandas das aplicações científicas como os clientes podem participar do provisionamento dinâmico? evolução natural para as redes nacionais de educação e pesquisa (NRENs) do futuro a rede DCN da Internet 2 criou 2322 circuitos nos quatro primeiros meses de 2008 (330 num único dia) novos middlewares podem tornar isso transparente no entanto, a criação dinâmica de circuitos fim-a-fim exige que as redes de acesso e metropolitanas sejam capazes de fazê-lo solução: a criação dinâmica de circuitos N1 e N2 apenas no núcleo da rede, deixando o roteamento (N3) para as bordas nesse caso, os roteadores de borda ficam responsáveis pelo provisionamento dinâmico de circuitos entre eles

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